Spectral correction for a rhodium-anode transmission X-ray tube : quantitative X-ray fluorescence analysis and comparsion with a side-window rhodium-anode tube

Abstract

Die energiedispersive Röntgenfluoreszenzanalyse (EDXRF) ist ein schnelles, materialschonendes Verfahren zur Elementanalyse, das auf Halbleiterdetektoren und Röntgenröhren beruht. Während Seitenfensterröhren hinsichtlich ihrer Anwendung bei der EDXRF ausführlich untersucht wurden, sind Forschung und Literatur über Transmissionsröhren eher spärlich gesät. Daher gibt die vorliegende Arbeit wichtige Einblicke in die Charakteristika von Transmissionsröhren. Folgende Forschungsziele wurden verfolgt: Analyse möglicher Ursachen für die fehlerhafte Berechnung von mittels einer Rhodiumanoden-Transmissionsröhre gemessenen Elementkonzentrationen; Bestimmung einer Korrekturfunktion, welche die Spektralverteilung der Transmissionsröhre besser widerspiegelt; Überprüfung des korrigierten Spektrums anhand von Referenzstandards; Erweiterung des experimentellen Aufbaus zur korrekten Quantifizierung leichter Elemente; und Vergleich zweier Softwarepakete zur Datenanalyse. Durch eine Modifikation des Versuchsaufbaus und der berechneten Spektralverteilung wurde der Umfang der quantifizierbaren Elemente erfolgreich auf leichte Elemente erweitert. Das korrigierte Transmissionsröhrenspektrum liefert ausgezeichnete quantitative Resultate, die sogar die Ergebnisse eines bewährten Seitenfensterspektrometers übertreffen.

Energy-dispersive X-ray fluorescence analysis (EDXRF) is a fast, non-destructive technique for elemental analysis that relies on semiconductor detectors and X-ray tubes. While side-window tubes have been extensively studied for their application in EDXRF, research and literature on transmission tubes are rather scarce. Therefore, the present thesis provides important insights into the characteristics of transmission tubes. The following research objectives were addressed: to analyze possible reasons for the incorrect calculation of elemental concentrations measured with a rhodium-anode transmission tube; to find a corrective function to better reflect the spectral distribution of the transmission tube; to test the corrected spectrum by means of reference standard materials; to extend the experimental setup in such a way as to correctly quantify light elements; and to compare two software packages for data evaluation. By modifying the test setup and the calculated spectral distribution, the range of quantifiable elements was successfully extended to include light elements. The corrected transmission-tube spectrum provides excellent quantitative results, achieving an even better performance than a wellestablished side-window spectrometer.