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Messungen

Bei der Untersuchung von Proben mit SR ergeben sich zwei typische Strukturen für den Untergrundverlauf in den gemessenen Fluoreszenzspektren. Bei dünnen organischen Proben, die keine direkt nachweisbaren RF--Linien aufweisen, ist die Streustrahlung auf Grund der unvollständigen Polarisation der SR die größte Untergrundkomponente, die den Nachweis von Elementen im Energiebereich der Streustrahlung entscheidend senkt.

Die andere Klasse von Proben sind die Metalltargets, die durch ihre angeregten charakteristischen RF--Linien den Untergrundverlauf in den gemssenen Spektren stark prägen.

In der Strahlzeit am 15. Dezember 1994 wurden hauptsächlich Reinmetallspektren aufgenommen. Als Vertreter der Metalltargets wurden für die K--Schalen Anregung Kupfer, Molybdän und Silber, und für die L--Schalen Anregung Blei ausgewählt. Bei den leichten Targets wurde eine 115 m dicke Kaptonfolie bei verschieden dicken Aluminiumabsorbern, sowie ein Glasobjektträger aus Siliziumdioxid untersucht.

Da jedoch der Streudetektor KeVeX 30 bei den Messungen teilweise kurzfristig aussetzte, gab es für diese Spektren keine unabhängigen Normierungsgrößen.

Der bei der Nachmessung am Mittwoch, dem 8. Februar 1995 getestete Ersatzdetektor KeVeX 10 für das Streuspektrum lieferte ebenfalls keine verläßlichen Streuspektren zur unabhängigen Normierung.

 
Abbildung 3.2: Spektren aufgenommen bei 2.3 GeV, 1.2 mm Al--Absorber und 1000 s lang an
a) (Oben) einer 115 m dicken Kaptonfolie, bei einem ELSA--Strom von 16.5 mA und einer Blende von 500 x 1000 .
b) (Mitte) einem unendlich dicken Kupfertarget, bei einem ELSA--Strom von 12.3 mA und einer Blende von 150 x 150 .
c) (Unten) einem unendlich dicken Bleitarget, bei einem ELSA--Strom von 4.8 mA und einer Blende von 200 x 200 .
Mit eingezeichnet ist die normierte Streustrahlung.

Ziel der letzten Messung am 28. März 1995 war es, die bestehenden Röntenfluoreszenzspektren der beiden vorhergehenden Strahlzeiten durch kurze Wiederholungsmessungen bei funktionierendem Streudetektor nachzunormieren.

In der Märzstrahlzeit wurden darüber hinaus zwei hochreine Proben für das Physikalische Institut untersucht, bei denen eine genaue Bestimmung der Spurenelementkonzentration gewünscht wurde.

Für den geplanten Aufbau der XYZ--Schrittmotoren wurden einige ortsaufgelöste Testmessungen durchgeführt. An einem hochreinen Siliziumkristall sollte eine Veränderung in der Spurenelementkonzentration über eine bestehende Grenzschicht nachgewiesen werden.

Die drei Spektren, die in den Abbildungen 3.2 a, b und c wiedergegeben sind, stammen aus der Strahlzeit vom Februar und wurden bei 2.3 GeV ELSA--Energie mit 1.2 mm Al-Absorber und einer Messzeit von 1000 s aufgenommen.

Die theoretisch zu erwartende Streustrahlung, normiert auf die einfallende Intensität der anregenden spektralen Verteilung, ist in allen drei Spektren gestrichelt eingezeichnet. Es liegt gut sichtbar eine Übereinstimmung mit der gemessenen Form im Spektrum vor. Bei der Berechnung der Streustrahlung in dem Bleispektrum wirken sich die Absorptionskanten ( keV und keV) aus und bewirken ein Absinken der Streustrahlung bei 13.0 keV und 15.5 kev, da die Streustrahlung von dem Blei hier absorbiert wird.

Im Kaptonspektrum (Abbildung 3.2 a) ist der durch die Streustrahlung entstehende Streuberg die dominante Komponente im Untergrundverlauf ab einer Energie von 10 keV. Im Zwischenbereich von Probe und Fluoreszenzdetektor wird das Argon in der Luft angeregt und im Detektor nachgewiesen. Die charakteristischen RF--Linien des Argons bei 2.96 keV für die K--Linie und 3.19 keV für die K--Linien sind im vorderen Teil des Spektrums deutlich zu erkennen. Im Kaptonspektrum ist der Untergrundverlauf im Energiebereich von 1.5 keV bis zur vorderen Flanke des Streubergs fast konstant und läßt sich durch eine konstante Untergrundzählrate pro Kanal nähern.

Im Kupferspektrum (Abbildung 3.2 b) sieht man die charakteristischen RF--Linien der K--Schale bei K und K. Bei der Verwendung von Halbleiterdetektoren gibt es eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, daß bei dem Nachweis von einem Röntgenquant die charakteristische Energie des verwendeten Halbleiterelements im Kristall entweicht. Die dadurch entstehende Linie im Spektrum bezeichnet man als Escape Peak. Bei dem verwendeten Siliziumhalbleiterdetektor sieht man den Escape Peak für die Kupfer K--Strahlung deutlich bei einer Energie von 6.3 keV. Die Anhebung des Untergrundverlaufs vor den beiden K--Linien ensteht durch unvollständige Ladungssammlungen im Detektorkristall. Auf dem gestirchelt eingezeichneten Streuberg sieht man die Summenpeaks der beiden K--Linien des Kupfers.

Da Blei sich bei einer ELSA Energie von 2.3 GeV nur über die L--Strahlung nachweisen läßt, sieht man in dem Bleispektrum (Abbildung 3.2 c) die vielen Linien der L--Schale. In dem Energiebereich der L--Linien ist der Nachweis von Spurenelementen wesentlich schwieriger.



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