DE19536917A1 - Röntgenstrahlungsquelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Röntgenstrahlungsquelle in Form einer Röntgenröhre mit einer Anode aus Metall, insbesondere für die Verwendung in der Röntgenfluores­ zenzanalytik.

In der Röntgenfluoreszenzanalytik und in der Röntgen­ diffraktometrie ist die Verwendung monoenergetischer Primärstrahlung mit großen Vorteilen verbunden bzw. für eine Reihe von Untersuchungen unumgänglich. Die Forde­ rung nach monoenergetischer Anregung führt in der Röntgenanalytik jedoch zu funktionellen Einschränkungen, weil beispielsweise in der Röntgenfluoreszenzanalytik mit bisherigen Anwendungen nur ein Teil der Elemente mit einer einzigen Anregungsenergie angeregt werden kann.

In der DE-OS 44 02 113 ist beschrieben worden, wie mit Hilfe einer verstellbaren Multilayer-Anordnung aus einem Primärspektrum einzelne Energiebereiche zur Anregung einer Untersuchungsprobe ausgewählt werden können.

Sieht man jedoch von Synchrotronbeschleunigern als Strahlenquelle wegen ihrer mangelnden Verfügbarkeit und der extremen Kosten ab, so bleiben als Röntgenquellen nur Röntgenanoden. Für höchste Leistungen werden dabei Drehanoden eingesetzt, weiter verbreitet sind jedoch feste Anoden in Röntgenröhren. Sowohl Drehanoden als auch feste Anoden senden einzelnen Linien bestimmter Energien aus, die charakteristisch sind für das jewei­ lige Element, aus dem die Anode gefertigt ist. Mit der in der DE-OS 44 02 113 angegebenen Lösung können die Energien ausgewählt werden, die von dem Element, aus dem die Anode besteht, emittiert werden. Aus physikalischen Gründen kann ein einzelnes Element als Anodenmaterial nicht ausreichend viele Energien mit ausreichender Intensität bereitstellen, um das ganze Periodensystem der Elemente effektiv anzuregen.

Es gibt zur Zeit weltweit nur eine verhältnismäßig geringe Zahl von Herstellern von Röntgenfluoreszenz- Analysegeräten. Diese Hersteller bieten ihre Geräte entweder mit einer Wolfram-Anode nur für einen einge­ schränkten Elementbereich an, z. B. für die Elemente der Ordnungszahlen von Aluminium (13) bis Zink (30), oder sie verzichten auf optimale Anregung dieser Elemente zugunsten eines erweiterten Elementbereichs durch Auswahl der Molybdän K_α-Linie mit 17,5 keV Anregungs­ energie, oder sie rüsten ihr Produkt zur optimalen Erfassung einer größeren Zahl von Elementen mit zwei getrennten Anregungssträngen aus, d. h. sowohl mit einer Wolfram-, als auch mit einer Molybdän-Anode und den dazugehörigen Spannungsversorgungseinrichtungen. Der Nachteil der bekannten Röntgenstrahlungsquellen liegt darin, daß sie entweder einen eingeschränkten Arbeits­ bereich (Wolfram-Anode) haben und keine optimale Anre­ gung für die Übergangselemente (Molybdän-Anode) bieten, oder sie sind teuer und voluminös (2 Röhren-Lösung).

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Bereitstellbarkeit von Röntgenlinien aus einer Röntgen­ anode so zu erweitern, daß in einer Röntgenstrahlungs­ quelle an sich bekannter Bauart, die nur über eine einzige Röntgenanode verfügt, echte Multielementanalysen z. B. in der Röntgenfluoreszenzspektroskopie auf einfache Weise und damit kostengünstig möglich sind.

Gelöst wird die Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß das Metall der Anode aus einer Mischung mehrerer Metalle besteht.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet vorteilhafterweise die Bereitstellung einer Mehrzahl von Röntgenlinien zur Anregung einer Mehrzahl von Anregungsenergien. Bei der Mischung der die Anode bildenden Metalle können grund­ sätzlich alle stabilen Metallmischungen als Anodenmate­ rial herangezogen werden, deren Ordnungszahlen eine ausreichende Differenz aufweisen und die als Mischung über einen ausreichend hohen Schmelzpunkt und gute Wärmeleitfähigkeit verfügen.

Vorteilhafterweise kann die Mischung der Metalle auch in Form einer Legierung gebildet werden. Auch hier gilt, daß die Legierung über einen ausreichend hohen Schmelz­ punkt und gute Wärmeleitfähigkeit verfügt und alle stabilen Metallmischungen herangezogen werden können, deren Ordnungszahlen eine ausreichende Differenz haben.

Die Metalle können vorteilhafterweise Molybdän und Wolfram sein.

In Versuchen ist gefunden worden, daß eine Legierung aus etwa gleichen Teilen, insbesondere aus Molybdän und Wolfram, zur Ausbildung der Anode sich als außerordent­ lich geeignet erwiesen hat. Neben dem durch die hohe Ordnungszahl des Elements Wolfram starken Bremsstrah­ lungsanteil werden von einer derartigen Legierung noch 3 intensive Röntgenlinien emittiert (8,4 keV, 10 keV und 17,4 keV), die zur Anregung verwendet werden können.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiden Fig. anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Röntgensignal einer Menge von 1 ng Nickel, angeregt durch eine W-L_β (10 keV)-Einstellung eines Instruments, und

Fig. 2 das entsprechende Röntgenspektrum von 1 ng Blei, angeregt durch eine Mo-K_α-Einstellung.

Aus den Fig. 1 und 2 sind Röntgenspektren ersichtlich, die mit einer Röntgenstrahlungsquelle gemäß der Erfin­ dung erzeugt worden sind. Dabei wurde in der Röntgen­ röhre eine legierte Mo/W-Anode ausgerüstet, wobei die Röntgenspektren in verschiedenen Einstellungen gewonnen wurden. In Fig. 1 ist das Röntgensignal einer Menge von nur 1 ng Nickel, angeregt durch eine W-L_β (10 keV)- Einstellung des mit der erfindungsgemäßen Anode ausge­ rüsteten Elements, gezeigt. Fig. 2 zeigt das entspre­ chende Röntgenspektrum von 1 ng Blei, angeregt durch eine Mo-K_a-Einstellung. In beiden Fällen wurde eine Nachweisgrenze unter 1 pg erzielt.

Claims (4)

1. Röntgenstrahlungsquelle in Form einer Röntgenröhre mit einer Anode aus Metall, insbesondere für die Ver­ wendung in der Röntgenfluoreszenzanalytik, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Anode aus einer Mischung mehrerer Metalle besteht.

2. Röntgenstrahlungsquelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung eine Legierung ist.

3. Röntgenstrahlungsquelle nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle Molybdän und Wolfram sind.

4. Röntgenstrahlungsquelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung oder die Legierung bei zwei Metallen im Ver­ hältnis 1 : 1 gebildet wird.