Vorlesungsskript Physik IV - Walther Meißner Institut - Bayerische ...

308 R. GROSS Kapitel 8: Angeregte Atomzuständek 0ϑk zkϑdd sin ϑd sin ϑAbbildung 8.16: Bragg-Reflexion von Röntgen-Licht an benachbarten Netzebenen eines Kristalls. DieProbe kann in Richtung des reflektierten Strahl angebracht werden.Hüllenelektron in den nun freien Platz in der inneren Schale zurückfallen und dabei ein Photon mit einerfür das Atom charakteristischen Frequenz aussenden. Dieses Photon nennt man Fluoreszenzphoton.Bestrahlt man ein Material mit Röntgenlicht, dass eine breite Spektralverteilung hat, so erhält man eineVielzahl von charakteristischen Röntgenlinien. Analysiert man diese Fluoreszenzstrahlung mit Hilfeeines energieauflösenden Detektors (z.B. Halbleiterdetektor), so kann man aus den im Spektrum enthaltenencharakteristischen Spektrallinien Aussagen über die Zusammensetzung des Materials machen. Dadieses Verfahren zerstörungsfrei ist und nicht nur auf die Oberfläche des Materials beschränkt ist, ist dieRöntgenfluoreszenz ist eine vielbenutzte Methode zur zerstörungsfreien Materialprüfung.Ein ähnliches Verfahren ist die energiedispersive Röntgen-Analyse, bei der die Anregung mit Hilfe einesfokussierten Elektronenstrahls erfolgt. Die Analyse des durch die lokale Elektronenbestrahlung erzeugtencharakteristischen Röntgenspektrums gibt dann Information über die lokale Materialzusammensetzung.Man kann auch die Oberfläche eines Materials abrastern und somit räumliche Variationen derMaterialzusammensetzung sichtbar machen. Aufgrund der geringen Eindringtiefe des Elektronenstrahls(typischerweise einige µm) ist diese Methode aber auf oberflächennahe Bereiche beschränkt.8.3.6 Vertiefungsthema:Monochromatisierung von RöntgenstrahlungRöntgen-Röhren liefern eine Kombination von monochromatischer (charakteristische Röntgen-Linien) und kontinuierlicher Strahlung (Bremsspektrum). Für einige Anwendungen, wie z.B. dieRöntgenstrukturanalyse, benötigt man monochromatische Röntgenstrahlung. Für die Monochromatisierungder Röntgenstrahlung gibt es mehrere Möglichkeiten:1. Beugung an einem Kristallgitter:Unter Ausnutzung der Braggschen Bedingung (vergleiche Physik III)2d sinϑ = m λ m = 1,2,3,... (8.3.28)kann der Einfallswinkel ϑ und die Reflexordnung m bei vorgegebenem Netzebenenabstand einesEinkristalls so gewählt werden, dass nur Strahlung einer gewünschten Wellenlänge auf die Probefällt (siehe Abb. 8.16).c○Walther-Meißner-Institut