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Energiedispersive Mikro-Röntgenfluoreszenzanalyse technischer Mikrostrukturen
Bremekamp, Marcel
Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein FP-basiertes Voxelmodell entwickelt, das die Geometrieeffekte in der μ-EDRFA von Mikrostrukturen berücksichtigt und die Quantifizierung der Fluoreszenzintensitäten ermöglicht, die von diesen Mikrostrukturen emittiert werden. Zu diesem Zwecke wurde eine experimentelle Charakterisierung des Spektrometers bezüglich der spektralen Verteilung der Anregungsstrahlung mittels Reinelementproben und der Messfleckabmessung über Fluoreszenzkantenmessungen durchgeführt. Diese Charakterisierung wurde anschließend dazu verwendet, um eine spektrometerspezifische Modellierung der
Anregungsstrahlung der Probe zu entwickeln. Um die Fluoreszenzerzeugung komplexer Probengeometrien zu berechnen, wurde das Probenvolumen diskretisiert und eine numerische Integration über die im Probenvolumen entstehende Fluoreszenzstrahlung durchgeführt. Zur Parametrisierung einer Vielzahl verschiedener komplexer Probenoberflächen wurden sogenannte Superquadriken verwendet, deren Inside-Outside-Funktionen zur Abstandsbestimmung mittels Raytracing dienten. Zur Überprüfung des Modellierungsansatzes wurden Validierungsmessungen an speziell hergestellten
Testmikrostrukturen durchgeführt und die experimentell ermittelten Fluoreszenzintensitäten mit den berechneten Fluoreszenzintensitäten verglichen.
In the scope of this work a FP-based voxel model was developed taking geometry effects into account which arise in μ-EDXRF of technical microstructures and enabling the quantification of fluorescence intensities, which are emitted by these microstructures. For this purpose the spectrometer was characterized with respect to the excitation spectrum, using pure element samples, and the beam profile, using the knife-edge technique. This characterization was used afterwards for a spectrometer specific modelling of the fluorescence intensity, which is produced inside the sample. In order to calculate fluorescence intensities emitted by complex sample geometries the sample volume was discretized and a numerical integration of the fluorescence intensity of the single voxels was done. For parametrization of a great amount of complex sample surfaces so called superquadrics were used, whose inside-outside function served to calculate distances in regard to the sample using raytracing methods. In order to verify the proposed modelling approach, validation measurements were performed on dedicatedly produced testing microstructures and the experimentally determined fluorescence intensities were compared with the calculated ones.
