Element specific X-ray fluorescene microtomography

Günzler, Til Florian; Lengeler, Bruno

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-7186

Element specific X-ray fluorescene microtomography

Günzler, Til Florian (Author)

2003

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Til Florian Günzler

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2003

UmfangII, 98, XXII S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2003

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Lengeler, Bruno (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2003-11-21

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-7186
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61963/files/Guenzler_Til.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Fluoreszenzanalyse (Genormte SW) ; Charakteristische Röntgenstrahlung (Genormte SW) ; Tomographie (Genormte SW) ; Röntgenoptik (Genormte SW) ; Physik (frei) ; x-ray fluorescence scanning tomography microanalysis tomographic reconstruction peak deconvolution (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 530

Kurzfassung
Röntgenfluoreszenz ist hinlänglich bekannt als scannendes Analyseverfahren und wird in einer vielzahl von wissenschaftlichen Bereichen genutzt, wo diese häufig neue Einsichten in die untersuchte Fragestellung gibt. Die relativ hohe Eindringtiefe von Röntgenstrahlen in Materie eröffnen die Möglichkeit, diese zur Tomographie zu verwenden. Die Kombination von Tomographie und Röntgenfluoreszenzanalyse, die sogenannte Röntgenfluoreszenztomographie, wurde in dieser Arbeit weiterentwickelt und verbessert. Durch die Verwendung neuartiger refraktiven Röntgenlinsen an einem Synchrotron der dritten Generation konnte die Auflösung dieser Anwendung auf einen Mikrometer reduziert werden. Die Fluoreszenzstrahlung, die aus der Probe austritt und von außen gemessen werden kann, wird auf dem Weg zum Detektor absorbiert. Dieses Problem der Absorption wird ebenfalls in dieser Arbeit behandelt und technische Verbesserung werden vorgestellt. Diese Verbesserungen reduzieren die Absorption der Fluoreszenzestrahlung, was wiederum das Signal zu Rausch Verhältnis verbessert und die Sensitivität der Methode erhöht. Weiterhin wird ein Rekonstruktionsalgorithmus vorgestellt, der die Absorption der Fluoreszenzstrahlung innerhalb der Probe berücksichtigt. Einige Beispielanwendungen sollen den Erfolg dieser Methode darlegen und ihre Vorteile gegenüber anderen Mikroanalyseverfahren aufzeigen. Desweiteren wird auf die Möglichkeit eingegangen die Fluoreszenzmikrotomographie als Laboranwendung zu etablieren. Außerdem führt die Arbeit kurz in die Wechselwirkungen von Röntgenstrahlen mit Materie, die Prinzipchen der verwendeten Detektoren, sowie die Funktionsweise von refraktiven Röntgenlinsen ein.

X-ray fluorescence is widely known as an element-specific scanning analytic tool. It is used in many fields of science and technology and has given major new insights into different problems. The relatively large penetration depth of x rays into matter makes them ideally suited for tomography. The combination of x-ray fluorescence analysis and scanning microtomography, hereafter called x-ray fluorescence microtomography, has been further developed and improved in this work. Employing the newly developed refractive x-ray lenses at a third generation synchrotron source the spatial resolution of this technique could be reduce to a micrometer. The fluorescence radiation that leaves the sample and can be detected from outside suffers absorption on its way to the detector. This problem of absorption is treated in this work, too and technical improvements of the setup are outlined. These improvements reduce the absorption of the fluorescence radiation. This in turn improves the signal to noise ratio of the fluorescence radiation and lowers the detection limit. Moreover, a tomographic reconstruction algorithm is described which is especially designed for x-ray fluorescence tomography. This algorithm takes into account the absorption of the fluorescence radiation within the sample. Some example applications are described to illustrate the success and power of this method as well as its advantages over other microanalytic methods. Also, the possible use of x-ray fluorescence microtomography in a laboratory is assessed. Besides this, the work briefly introduces into interactions of x rays with matter, into the concepts of the detectors that were used, and into the working principle of the refractive lenses.

OpenAccess:
PDF
(additional files)