{"id":197,"date":"2011-10-31T11:31:59","date_gmt":"2011-10-31T10:31:59","guid":{"rendered":"http:\/\/www.werkstoff-blog.de\/?p=197"},"modified":"2026-04-02T11:05:20","modified_gmt":"2026-04-02T09:05:20","slug":"wie-funktioniert-eigentlich-spektrometrie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.werkstoff-service.de\/blog\/wie-funktioniert-eigentlich-spektrometrie\/","title":{"rendered":"Wie funktioniert eigentlich \u2026 Spektrometrie?"},"content":{"rendered":"

Die Spektrometrie wird in zahlreichen Gebieten der Physik, Chemie und Technik eingesetzt \u2013 von der Analyse der inneren Struktur von Atomkernen bis hin zum Studium der Abl\u00e4ufe chemischer Reaktionen. Gegenstand dieses Beitrages sind spektrometrische Verfahren f\u00fcr die Analyse der chemischen Zusammensetzung von Werkstoffen \u2013 speziell die optische Emissionsspektrometrie (OES) und die R\u00f6ntgenfluoreszenzanalyse (RFA).<\/p>\n

Um zu verstehen, wie Spektrometrie funktioniert, machen wir zun\u00e4chst einen Abstecher in die Welt der Atome. Wir betrachten ein einfaches Modell, in dem die Elektronen den Atomkern umkreisen. Die Elektronen bewegen sich dabei nicht \u201eirgendwo\u201c, sondern auf ganz bestimmten Bahnen (Schalen). Im Bild ist ein Magnesiumatom dargestellt. Zwei seiner 12 Elektronen bewegen sich auf der innersten Schale. Die n\u00e4chste Schale besteht aus 2 Unterschalen mit 2 bzw. 6 Elektronen. Die dritte Schale besteht aus 3 Unterschalen, die Platz f\u00fcr 2, 6 bzw. 10 Elektronen bieten \u2013 beim Magnesium ist nur die erste Unterschale mit 2 Elektronen besetzt.<\/p>\n

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Die Anzahl der Elektronen pro Schale kann unterschritten werden (dazu kommen wir noch), darf aber niemals \u00fcberschritten werden. Die skizzierte Abfolge der Elektronenschalen (2, 2+6, 2+6+10, \u2026) ist f\u00fcr jedes chemische Element identisch. Auch die Elektronenh\u00fclle des Wasserstoffatoms verf\u00fcgt \u00fcber all die genannten Elektronenschalen, sein einziges Elektron h\u00e4lt sich aber \u201e\u00fcblicherweise\u201c auf der innersten Schale auf.<\/p>\n

Die Elektronenschalen der verschiedenen chemischen Elemente unterscheiden sich nur hinsichtlich ihrer Besetzung (je nach Anzahl der Elektronen des Elementes) und hinsichtlich des Schalendurchmessers und damit hinsichtlich der Energie, die jedes Elektron auf seiner Schale hat. Elektronen haben auf ihren Schalen \u201eunverwechselbare\u201c Energien, die charakteristisch f\u00fcr das konkrete chemische Element sind.<\/p>\n

Je weiter weg vom Kern die Bahn eines Elektrons verl\u00e4uft, desto mehr Energie hat das Elektron. Elektronen w\u00fcrden sich aber am \u201eliebsten\u201c auf den innersten Schalen aufhalten, denn sie streben einen Zustand minimaler Energie an. Die Pl\u00e4tze pro Schale sind aber streng limitiert, und wenn die inneren Pl\u00e4tze besetzt sind, dann m\u00fcssen die Elektronen mit den \u00e4u\u00dferen Schalen \u201evorlieb nehmen\u201c. Nun haben wir alle \u201eatomphysikalischen Grundlagen\u201c f\u00fcr die Spektralanalyse zusammen, schreiten zur praktischen Umsetzung und betrachten dabei das nachfolgende Bild:<\/p>\n

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Teilschritt 1 der Spektrometrie ist die Anregung<\/strong>. Wir f\u00fchren der zu untersuchenden Probe Energie zu (Bild links) mit dem Ziel, Elektronen aus ihren Schalen herauszuschlagen und auf weiter au\u00dfen gelegene Schalen zu bef\u00f6rdern (Bild Mitte). Die Energiezufuhr erfolgt dabei ganz unterschiedlich \u2013 z.B:<\/p>\n