XRF und EDXRF

Die Röntgenfluoreszenzanalyse, englisch X-ray fluorescence (XRF), bestimmt die chemischen Elemente in einem Material. In der Gemmologie wird meist die energiedispersive Variante eingesetzt, kurz EDXRF.

Das Prinzip

Der Edelstein wird mit Röntgenstrahlung angeregt. Die Atome im Material senden daraufhin eine eigene, sekundäre Röntgenstrahlung aus, deren Energie für jedes Element typisch ist. Ein Detektor misst diese Energien und ihre Häufigkeit. Daraus ergibt sich, welche Elemente vorhanden sind und in welchen ungefähren Mengen.

Wofür EDXRF genutzt wird

• Bestimmung: Hauptelemente zeigen, ob ein Material zur erwarteten Art passt
• Farbursache: Chrom, Eisen, Vanadium, Kupfer oder Mangan lassen sich nachweisen, etwa das Kupfer im Paraíba-Turmalin
• Herkunft: Verhältnisse von Spurenelementen wie Gallium, Eisen oder Vanadium im Korund liefern zusammen mit Einschlüssen Hinweise auf die Lagerstätte
• Behandlung und Synthese: ungewöhnliche Elemente können auf Flussmittel, Bleiglasfüllungen oder Beschichtungen hinweisen

Die Grenzen

EDXRF misst nahe der Oberfläche. Beschichtungen oder Rückstände können das Ergebnis beeinflussen. Die Geometrie des Edelsteins, seine Grösse und die Ausrichtung zum Detektor wirken sich auf die Messwerte aus. Leichte Elemente wie Beryllium oder Lithium lassen sich damit nicht nachweisen, und für sehr geringe Spurenkonzentrationen ist die Methode oft nicht empfindlich genug. Dafür setzen Labore LA-ICP-MS ein.

Zerstörungsfrei und rasch

Ein grosser Vorteil ist, dass der Edelstein unversehrt bleibt und die Messung nur wenige Minuten dauert. Deshalb eignet sich EDXRF als Übersichtsanalyse, bevor aufwendigere Methoden zum Einsatz kommen.

Im Zusammenspiel

Die Herkunftsbestimmung beruht nie auf einer Messung allein. Ein Labor verbindet Chemie, Spektroskopie und Einschlüsse und vergleicht sie mit Referenzsteinen bekannter Herkunft.

Kurz zusammengefasst

EDXRF zeigt rasch und zerstörungsfrei, welche Elemente ein Edelstein enthält. Sie hilft bei Bestimmung, Farbursache, Behandlung und Herkunft. Leichte Elemente und sehr geringe Konzentrationen erfasst sie nicht; dafür steht LA-ICP-MS zur Verfügung.

Bei NOBILITH

Herkunftsaussagen im Dossier stammen aus dem Bericht des Labors. Die Academy erklärt die Methoden dahinter, damit sichtbar wird, worauf eine solche Aussage beruht und wo ihre Grenzen liegen.

Quellen

• GIA: Gems & Gemology, Beiträge zu EDXRF und Herkunftsbestimmung
• SSEF: Erläuterungen zu Analysemethoden