High power polarized vs. low power direct EDXRF

Abstract

Ziel dieser Arbeit war es, einen direkten Vergleich zwischen modernen und kompakten Niederleistungsröhren im Watt Bereich und wassergekühlten Hochleistungsröhren mit und ohne Sekundärtarget durchzuführen. Für zukünftige industrielle Anwendungen wäre ein mobiles, anpassungsfähiges System wünschenswert, welches durch Niederleistungsröhren erreicht werden könnte, sofern die erreichbaren Ergebnisse mit stationärer Technik in Konkurrenz treten können. Dazu wurde in meiner vorangegangenen Projektarbeit eine solche Niederleistungsmesseinheit geschaffen, um diesen Vergleich durchführen zu können. Diese besteht aus einer AMPTEK Mini-X Röntgenröhre mit einer Leistung von 4 Watt in Kombination mit einem Silizium Drift Detektor (SDD) von KETEK. Dem gegenüber steht eine wassergekühlte SEIFERT 2.2 Kilowatt Hochleistungsröhre mit optionalem Sekundärtarget aus Molybdän. Beide Röhren verwenden eine Silberanode. Im Laufe der Arbeit mussten zahlreiche Verbesserungen sowohl an der selbst geschriebenen Software, als auch am Aufbau durchgeführt werden. So erfolgte zum Beispiel die Einbindung eines Videofensters zur Anzeige der Webcam, eine KLM Marker Funktion um bessere Auswertung zu ermöglichen, eine neue Halterung und ein Prisma für die Hochleistungsröhre und vieles mehr. Darüber hinaus enstand ein Benutzerhandbuch, um zukünftigen Anwendern eine Hilfestellung zu geben und als Nachschlagewerk zu dienen. Es wurden vier verschiedene Tests ausgewählt, um die drei oben erwähnten Methoden, also Niederleistungsröhre, Hochleistungsröhre mit Sekundärtarget und ohne, direkt vergleichen zu können. Neben der grundlegenden Geometrie und erreichbaren Zählraten dieser Methoden und zwei verschiedenen Tests zur Überprüfung der Auflösung, konnte in Zusammenarbeit mit der Industrie eine Anwendung im Bereich der Seigerungsverteilung in Schmiede- oder Walzerzeugnissen durchgeführt werden.

The goal of this master thesis was to perform a direct comparison between modern and compact low power X-ray tubes and water cooled high power X-ray tubes with and without a secondary target. For future industrial applications a low power system would meet a great demand as a mobile and adaptable analysis system, if the achievable results can stand in competition to conventional and stationary high power facilities. For this reason such a low power system has been developed during one of my earlier project works. This facility consists of a AMPTEK Mini-X X-ray tube with a maximum power of 4 watt in combination with a silicon drift detector (SDD) from KETEK and is opposed by a water cooled SEIFERT 2.2 kilowatt high power tube with an optional secondary target made of molybdenum. Both tubes utilize a silver anode material. During this thesis several improvements to the control software and the set-up were conducted. Some examples include the addition of a video stream window to display the webcam feed, an added KLM marker function for easier evaluation, a new mount and a prism for the high power tube and many more. Furthermore a user manual was composed to serve future users as a reference. The efficiency of the low power system was verified by direct comparison in four different tests against the high power system with and without secondary target. Apart from a general test regarding geometry and count rates and two resolution tests, the last method was selected in regard to possible future applications in industrial forging or mill products.