Ein RFA-Gerät vereinfacht wesentlich die Messung der chemischen Zusammensetzung bei unterschiedlichen Materialien wie z.B. beim Scheidgut.  Vor allem beim Goldankauf sind diese Geräte beliebt, denn sie sind einfach in der Handhabung und liefern schnell und zerstörungsfrei Auswertungen. Doch es gibt auch ein paar Stolpersteine in der Anwendung von RFA-Geräten, die die Messergebnisse verfälschen können und auf die ich in diesem Beitrag eingehen möchte.

Kurz zur Funktionsweise der RFA-Geräte:

RFA-Geräte basieren auf der Röntgenfluoreszenzanalyse. Durch eine spezielle Röntgenbestrahlung werden die einzelnen Elemente des untersuchten Materials aktiviert. Aufgrund spezifischer Rückstrahlung kann anschließend bestimmt werden, um welche Elemente es sich genau handelt und zu welchen Anteilen sie vorliegen. Es gibt unterschiedliche Geräte-Modelle in verschiedenen Preiskategorien. Im Kaufpreis spiegelt sich in der Regel die verwendete Technik wieder. Vom Proportionalzählrohr über PIN-Detektor zum SDD-Detektor steigt der Preis an. Mit dem Preis steigt jedoch auch die Genauigkeit des Messergebnisses, das mit einem Anstieg der Zählrate, der Nachweisgrenze und der Selektivität der Geräte einhergeht.

1.    Stolperstein: Fragliche Homogenität der Probe

Einen großen Einfluss auf die Genauigkeit des Edelmetall-Gehaltes hat die Homogenität der Probe. Homogenität ist ein relativer Begriff, der sich auf die Konzentration der Elemente und ihre räumliche Verteilung in der Probenmatrix bezieht. Meistens macht sich der Anwender keine Gedanken, dass es zu Konzentrationsunterschieden bei der Zusammensetzung des Scheidgutes kommen kann. So kommt es häufig vor, dass an mehreren Stellen einer Probe unterschiedliche Werte bei der Zusammensetzung einer Probe im RFA-Gerät angezeigt werden.

2.    Stolperstein: Geringes Probenvolumen

Das Probenvolumen einer RFA- Messung in Abhängigkeit der Legierungszusammensetzung bzw. der Karätigkeit der vorliegenden Probe fällt meistens sehr gering aus. Bei einer typischen 14-Karat Goldlegierung sind es nur etwa 30 µg Material, aus dem der analytische Wert mit einer Probentiefe von wenigen Mikrometern (10-50 µm) ermittelt wird. Bei einer Feuerprobe hingegen werden normalerweise zwei Proben mit ca. 250 mg eingewogen, die aus einem Bohrloch stammen, das mehrere Millimeter tief ist. Die  untersuchte Menge ist also 10.000-mal höher als bei einer RFA-Messung.

3.    Stolperstein: Einfluss der Probenoberfläche

In der Regel wird direkt auf der Barrenoberfläche gemessen. Die Barrenoberfläche kann An- oder Abreicherungen der verschiedenen Elemente enthalten. Dies sind normale Prozesse, die an der Oberfläche während des Erstarrens stattfinden. Hier sehen Sie, wie sich z.B. eine 14 Karat-Goldlegierung verhält.

*amerikanische Abkürzung für die Rauigkeit des Schleifpapiers

In Untersuchungen wird ein signifikanter Einfluss der Oberflächenrauheit auf das RFA-Ergebnis nachgewiesen. Umso höher die Rauhtiefe, umso größer ist die Abweichung der RFA-Messung zu einer Vergleichsprobe mit der Feuerprobe. Daher sollten Sie bei der Probenvorbereitung der Oberfläche unbedingt die Rautiefe der Präparation beachten.

4.    Stolperstein: Normalisierung der Software

Die heutige Software ist in der Lage, einen Standard aus einer geräteinternen Datenbank auszuwählen, der am besten der vorliegenden Probe entspricht. In der Regel wird ein Fundamental-Parametergestützter (FP)-Algorithmus verwendet, der die Konzentration der Elemente aus dem gemessenen Probenspektrum mit einer beachtlichen Genauigkeit berechnet. Um die Genauigkeit weiter zu erhöhen, muss das Gerät kalibriert werden.

Messwerte, die außerhalb des Messbereichs liegen oder Elemente, die bei der Messauswahl nicht angezeigt, also „ausgelassen“ werden, führen durch die Verwendung des FP-Algorithmus zu fehlerhaften Messungen.

Wird eine Probe z.B. mit 58% Au, 5% Ag, 5% Zn und 32% Cu analysiert, aber angenommen, Silber (Ag) ist in der Messauswahl nicht enthalten, bedeutet dies, dass die verbleibenden Werte entsprechend im Verhältnis erhöht werden. Somit wird der Goldwert jetzt etwa 61% anstelle von 58% angezeigt, siehe Grafik.

Fazit: Die RFA-Geräte bieten auf jeden Fall eine sehr gute, qualitative Analyse der Zusammensetzung. Die Richtigkeit der quantitativen Aussage des Messwerts hängt also davon ab, wie die Messung durchgeführt wird und ob alle kritischen Faktoren, die oben aufgeführt sind, berücksichtigt wurden.

Gegenüber der RFA-Analyse steht die Feuerprobe, die in den meisten Gold- und Silberscheideanstalten zu genauer Bestimmung der Elemente verwendet wird. Wie meine Ausführung zeigt, kann man die Genauigkeit der Messergebnisse nicht vergleichen, da sich die Geräteparameter, die Methode und die Probenmatrix zu sehr unterscheiden.

Ihre
Ursula Steinmetz