Röntgenstrahlung (Anregungsstrahlung) wird durch eine Polykapillarlinse (je nach Röntgenquelle eine Voll- oder eine Halblinse) auf eine Probe fokussiert. Die Röntgenstrahlen regen Atome an, welche dann für das jeweilige Element charakteristische Strahlung emittieren. Diese Strahlung wird dann mit Hilfe einer zweiten Polykapillar(halb)linse auf einen energiedispersiven Detektor transportiert. Die Brennpunkte der beiden Optiken im Anregungs- und Detektionskanal überlappen sich und bilden das Sondenvolumen, aus dem Fluoreszenz- und Streustrahlung gewonnen wird. Durch Bewegen der Probe in dieses Sondenvolumen kann ein 3D-Bild der Elementverteilung der Probe mit einer lateralen und Tiefenauflösung von ~ 30 µm erhalten werden.

Die Technik eignet sich besonders für Proben mit geringer Dichte, da die Informationstiefe im Vergleich zur Größe des Sondenvolumens groß sein muss, um 3D-Objekte abzubilden. Die beiden Hauptanwendungsgebiete sind bisher die Archäometrie und die Biologie, die beide zusätzlich von der Zerstörungsfreiheit der Technik profitieren.

Während die Rekonstruktion von Tiefenprofilmessungen in unserer Gruppe bereits entwickelt wurde, ist das gegenwärtige Forschungsziel die Quantifizierung vollständiger 3D-Karten von heterogenem Material.

Relevante Publikationen:

• Anal. Chem. 2008, 80, 3, 819–826: Reconstruction of Thickness and Composition of Stratified Materials by Means of 3D Micro X-ray Fluorescence Spectroscopy
• Anal. Chem. 2014, 86, 19, 9774–9780: Reconstruction of Confocal Micro-X-ray Fluorescence Spectroscopy Depth Scans Obtained with a Laboratory Setup
• J. Anal. At. Spectrom., 2016, 31, 1989-1997: Combined 1D, 2D and 3D micro-XRF techniques for the analysis of illuminated manuscripts
• Scientific Reports volume 7, 11395 (2017): Synchrotron-based ν-XRF mapping and μ-FTIR microscopy enable to look into the fate and effects of tattoo pigments in human skin