Einzigartige Röntgenfarbkamera startet Betrieb am Helmholtz-Institut Freiberg

Am Helmholtz-Institut Freiberg startete am 14. 10.2013 die einzigartige Röntgenfarbkamera den Routinebetrieb. Dieses Gerät soll vor allen Dingen zur Analyse von Spurenelementen, so beispielsweise von Seltenen Erden, verwendet werden. Seltene Erden sind ein Schwerpunkt am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie; die Forscher kümmern sich sowohl um die Gewinnung der Rohstoffe aus dem Erz als auch um das Recycling der wertvollen Ressourcen aus ausgedienten Produkten wie Energiesparlampen. Neben den Seltenerd-Elementen gibt es noch seltener vorkommende Stoffe, die sogenannten Ultraspurenelemente. Sie spielen eine wichtige Rolle, um die Prozesse bei der Bildung von Rohstofflagerstätten aufklären zu können. Die Analyse dieser Elemente soll ein weiterer Fokus der Messungen an der Röntgenfarbkamera sein.

Das Gerät hat wie eine Fotokamera einen Detektorchip; hinzu kommt eine Spezialoptik für die Röntgenstrahlung. Es analysiert genau die chemische sowie räumliche Zusammensetzung einer Probe. „Der Vorteil ist, dass wir Stoffe nun deutlich schneller analysieren können als mit ähnlichen Methoden“, so Axel Renno, Leiter der Arbeitsgruppe Ionenstrahlanalytik am Helmholtz-Institut Freiberg. So könne sich die Untersuchung einer mineralischen Probe von einem Tag auf eine Stunde verringern. Das ist möglich, weil die Probe nicht nach und nach „abgetastet“, sondern auf einmal komplett beleuchtet und untersucht wird.

Zuerst wird ein Protonenstrahl – also schnelle, positiv geladene Teilchen aus einem großen Ionenbeschleuniger – gleichmäßig auf eine Probe gelenkt. Wenn die Protonen auf die Probe treffen, entsteht Röntgenstrahlung. Sie ist für jedes Element, das in der Probe enthalten ist, charakteristisch und wird von der Röntgenfarbkamera aufgenommen. Dadurch wissen die Forscher, aus welchen chemischen Elementen die Probe besteht. Auf einem Bildausschnitt mit einer Seitenlänge von je 12 Millimetern werden dabei 70.000 Bildpunkte gleichzeitig erfasst. Ein optisches Bild entsteht durch eine Speziallinse für die Röntgenstrahlung: Dafür wurde eine Kapillaroptik aus hauchdünnen Glasröhrchen entwickelt; sie ordnet jeden Röntgenstrahl auf der Probe den Bildpunkten zu.

Das Gerät wurde im Rahmen der r³ Fördermaßnahme durch das BMBF gefördert und ist Bestandteil des Gerätepools am Helmholtz-Institut Freiberg.

Weitere Infomationen zum Projekt finden Sie hier.

Weitere Informationen zur Fördermaßnahme finden Sie hier.