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https://doi.org/10.11588/diglit.51987#0160
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II MATERIALANALYTISCHE UNTERSUCHUNGEN AN
BYZANTINISCHEN KLEINFUNDEN AUS EPHESOS
II. 1 EINLEITUNG
Im Rahmen des vorliegenden Projekts und einem damit verbundenen Forschungsaufenthalt in
Selçuk 2012 wurden ca. 800 Fundstücke materialanalytischen Untersuchungen unterzogen. Als
Analysenmethode wurde die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), eine zerstörungsfreie Technik
zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Haupt-, Neben- und Spurenkomponenten,
gewählt. Diese naturwissenschaftlichen Untersuchungen hatten die Beantwortung folgender Fra-
gestellungen zum Ziel:
1. Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung (quantitative Analyse) des Grundma-
terials einer Vielzahl an Metallfunden.
2. Die Untersuchung besonderer Objektbereiche (z. B. Vergoldungen, Versilberungen, Löt-
stellen, Glas- oder Emailreste) mittels Mikroröntgenfluoreszenzanalyse (p-RFA) an ca. 90 aus-
gewählten Objekten.
Entsprechend den Anforderungen dieser Themengebiete kamen zwei verschiedene Analy-
sensysteme zum Einsatz. Im Anschluss an die Messungen, die für jeden Analysenpunkt ein
sog. Spektrum (d. h. eine Darstellung der Röntgenemissionsintensitäten in Abhängigkeit von der
Energie) lieferten, erfolgte eine Auswertung und Zusammenstellung der erhaltenen quantitativen
Kompositionsdaten.
Der Aufbau der weiteren Abschnitte ist wie folgt: In Kapitel 2 werden die theoretischen
Grundlagen der Röntgenfluoreszenzanalyse erläutert sowie ihre Vor- und Nachteile bei der Unter-
suchung verschiedenster Materialien behandelt. Kapitel 3 stellt die beiden verwendeten Analy-
sensysteme vor, beschreibt den grundsätzlichen Ablauf der Messungen sowie die Methode der
Auswertung. Kapitel 4 enthält für ca. 400 ausgewählte Objekte (geordnet nach Objektgruppen
und -untergruppen) die Resultate der quantitativen Untersuchungen sowie die Ergebnisse der
p-RFA Messungen. In Kapitel 5 erfolgt neben einer Gesamtbetrachtung des Fundes aus chemi-
scher Sicht schließlich eine Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse.
II.2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN
Das Analysenprinzip der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)1418 basiert auf dem fotoelektrischen
Absorptionsprozess: Einfallende hochenergetische Photonen (sog. Primärstrahlung) werden von
der Objektmaterie unter Emission eines Elektrons der inneren Schalen (Photoelektron) absor-
biert (Abb. 1). Diese Wechselwirkung erzeugt eine >Leerstelle< in der Elektronenhülle der Pro-
benatome und damit einen hochangeregten und kurzlebigen Zustand. Die Rückkehr zu einer
stabileren, energetisch niedriger liegenden Elektronenkonfiguration (Relaxation) erfolgt durch
Emission eines Auger-Elektrons oder sekundärer Röntgenstrahlung, wobei Letztere im Fall der
Röntgenfluoreszenzanalyse das maßgebende Signal darstellt. Das Verhältnis aus der Anzahl
emittierter (sekundärer) Röntgenquanten zur Anzahl an erzeugten Leerstellen einer betrachteten
Elektronenschale wird als Fluoreszenzausbeute co bezeichnet. Da diese Größe für Materialien
aus leichten Elementen mit Ordnungszahlen Z<20 geringe Werte annimmt, sind solche Stoffe
(wie z. B. organische Stoffe oder Silikatgläser) der Röntgenfluoreszenzanalyse nur begrenzt
zugänglich. Vergleichsweise schwere Elemente, wie beispielsweise Kupfer (Cu), Zink (Zn),
Zinn (Sn), Silber (Ag), Gold (Au) oder Blei (Pb), wie sie vor allem bei den gegenständlichen
1418 Janssens - van Grieken 2004; Müller 1967.
II MATERIALANALYTISCHE UNTERSUCHUNGEN AN
BYZANTINISCHEN KLEINFUNDEN AUS EPHESOS
II. 1 EINLEITUNG
Im Rahmen des vorliegenden Projekts und einem damit verbundenen Forschungsaufenthalt in
Selçuk 2012 wurden ca. 800 Fundstücke materialanalytischen Untersuchungen unterzogen. Als
Analysenmethode wurde die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA), eine zerstörungsfreie Technik
zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von Haupt-, Neben- und Spurenkomponenten,
gewählt. Diese naturwissenschaftlichen Untersuchungen hatten die Beantwortung folgender Fra-
gestellungen zum Ziel:
1. Die Bestimmung der chemischen Zusammensetzung (quantitative Analyse) des Grundma-
terials einer Vielzahl an Metallfunden.
2. Die Untersuchung besonderer Objektbereiche (z. B. Vergoldungen, Versilberungen, Löt-
stellen, Glas- oder Emailreste) mittels Mikroröntgenfluoreszenzanalyse (p-RFA) an ca. 90 aus-
gewählten Objekten.
Entsprechend den Anforderungen dieser Themengebiete kamen zwei verschiedene Analy-
sensysteme zum Einsatz. Im Anschluss an die Messungen, die für jeden Analysenpunkt ein
sog. Spektrum (d. h. eine Darstellung der Röntgenemissionsintensitäten in Abhängigkeit von der
Energie) lieferten, erfolgte eine Auswertung und Zusammenstellung der erhaltenen quantitativen
Kompositionsdaten.
Der Aufbau der weiteren Abschnitte ist wie folgt: In Kapitel 2 werden die theoretischen
Grundlagen der Röntgenfluoreszenzanalyse erläutert sowie ihre Vor- und Nachteile bei der Unter-
suchung verschiedenster Materialien behandelt. Kapitel 3 stellt die beiden verwendeten Analy-
sensysteme vor, beschreibt den grundsätzlichen Ablauf der Messungen sowie die Methode der
Auswertung. Kapitel 4 enthält für ca. 400 ausgewählte Objekte (geordnet nach Objektgruppen
und -untergruppen) die Resultate der quantitativen Untersuchungen sowie die Ergebnisse der
p-RFA Messungen. In Kapitel 5 erfolgt neben einer Gesamtbetrachtung des Fundes aus chemi-
scher Sicht schließlich eine Zusammenfassung der erzielten Ergebnisse.
II.2 THEORETISCHE GRUNDLAGEN
Das Analysenprinzip der Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA)1418 basiert auf dem fotoelektrischen
Absorptionsprozess: Einfallende hochenergetische Photonen (sog. Primärstrahlung) werden von
der Objektmaterie unter Emission eines Elektrons der inneren Schalen (Photoelektron) absor-
biert (Abb. 1). Diese Wechselwirkung erzeugt eine >Leerstelle< in der Elektronenhülle der Pro-
benatome und damit einen hochangeregten und kurzlebigen Zustand. Die Rückkehr zu einer
stabileren, energetisch niedriger liegenden Elektronenkonfiguration (Relaxation) erfolgt durch
Emission eines Auger-Elektrons oder sekundärer Röntgenstrahlung, wobei Letztere im Fall der
Röntgenfluoreszenzanalyse das maßgebende Signal darstellt. Das Verhältnis aus der Anzahl
emittierter (sekundärer) Röntgenquanten zur Anzahl an erzeugten Leerstellen einer betrachteten
Elektronenschale wird als Fluoreszenzausbeute co bezeichnet. Da diese Größe für Materialien
aus leichten Elementen mit Ordnungszahlen Z<20 geringe Werte annimmt, sind solche Stoffe
(wie z. B. organische Stoffe oder Silikatgläser) der Röntgenfluoreszenzanalyse nur begrenzt
zugänglich. Vergleichsweise schwere Elemente, wie beispielsweise Kupfer (Cu), Zink (Zn),
Zinn (Sn), Silber (Ag), Gold (Au) oder Blei (Pb), wie sie vor allem bei den gegenständlichen
1418 Janssens - van Grieken 2004; Müller 1967.
