Röntgenfluoreszenz-Analyse

Die Analyse mittels eines tragbaren XRF-Geräts ist eine vergleichbar kostengünstige Methode, um Informationen über die elementare Zusammensetzung von Material zu gewinnen. Bei minimaler Vorbereitung des Untersuchungsobjekts (z.B. dem Entfernen von Korrosionsschichten oder Staub), können schnell Resultate gewonnen werden. Langwellige Röntgenstrahlen (10.00–0.01 nm) interagieren mit den Oberflächenelementen, indem sie Elektronen aus den inneren Schalen entfernen, sobald deren Bindungsenergie überwunden ist. Elektronen der äußeren Schalen füllen die Lücken, um das Atom zu stabilisieren und setzen dabei eine Menge an Energie frei, die für das jeweilige Element charakteristisch ist. Die abschließende Identifikation erfolgt durch eine softwarebasierte Interpretation der resultierenden Spektren: um das Vorhandensein eines Elements zu bestätigen, müssen sowohl die Position der Linien (Energie), als auch das Verhältnis deren Intensitäten übereinstimmen.

Bei dieser Methode handelt es sich um eine Oberflächenanalyse, die nicht unbedingt die Zusammensetzung des gesamten Glases widerspiegelt. Ein relevanter Nachteil der mobilen XRF-Methode ist, dass Bor, Natrium und Magnesium, drei für Glas typische Komponenten, nicht nachgewiesen werden können, da sie eine zu geringe Atommasse innehaben. Ebenso kann keine klare Unterscheidung der Netzwerkbildner Arsen und Blei getroffen werden, da beide Elemente fluoreszierende Röntgenstrahlen mit gleichem Energiegehalt abgeben. Im Spektrum schlägt sich das durch Überscheidung der Linien nieder, bei 10.54 keV für Arsen und 10.55 keV für Blei (Kaiser/Shugar 2012). Es ist möglich, zwischen ihnen zu unterscheiden, indem die anderen spezifischen Fluoreszenzlinien der jeweiligen Elemente überprüft werden. Auch das Verhältnis der Intensitäten, dargestellt durch die Linienhöhe, sind charakteristisch für das jeweilige Element. Da bei der vorliegenden Studie keine Quantifizierung vorgenommen wurde, kann jedoch keine sichere Aussage dazu getroffen werden. Es werden daher sowohl Arsen als auch Blei gelistet, um anzuzeigen, dass das Vorkommen beider Elemente möglich ist.

Unter Einsatz des tragbaren XRF-Spektrometers Bruker Titan S1 600-800 (Si-PIN-Detektor, Quelle: Rh), wurden die Analyse der gläsernen Instrumente in situ, unter Umgebungsbedingungen durchgeführt. Angewendet wurde der voreingestellte Analyse-Modus „Soil Calibration P/N 730.0083“, der die Messung in zwei Phasen unterteilt: für schwere (Spannung: 45 kV, Stromstärke: 12 µA, TiAl-Filter, Erfassungszeit 30s) und leichte Elemente (Spannung: 15 kV, Stromstärke: 29 µA, Erfassungszeit 30s). Es wurden keine Glasstandards mit bekannter Zusammensetzung verwendet, um das Gerät durch vergleichende Messungen zu kalibrieren, daher stellt diese Studie eine qualitative Datenanalyse dar. Nach einem visuellen Vergleich, der aus den verschiedenen Messpunkten resultierenden Spektren, kann, sofern sie übereinstimmten, eines für die Interpretation durch die Software Bruker Artax Spectra ausgewählt werden.

Zitierweise: Charlotte Holzer, „Resultate der zerstörungsfreien Materialanalyse von gläsernen Musikinstrumenten“, in: Materialität der Musikinstrumente. Eine virtuelle Ausstellung.