Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit wird die Verbesserung der Messdatenerfassung und -verarbeitung an der Hamburger 2 MeV-Protonenmikrosonde beschrieben. Neben der Entwicklung einer neuen, optimal auf die Protonenmikro-sonde abgestimmten Messdatenerfassungselektronik unter Einsatz eines programmierbaren Logikbausteins und einer Standard-Schnittstelle zum Messcomputer wird ein neues Verfahren zur automatischen Protonenstrahl-Fokussierung vorgestellt. Die Schwerpunkte dieser Arbeit liegen in der Weiterentwicklung der Software zur Messdatenerfassung und -aufbereitung sowie der Entwicklung eines neuen Messdatenauswertungsprogramms. Dabei wurden die Korrekturrechnungen für die Auswertung semi-dicker und dicker Targets einbezogen und ein Fit entwickelt, der simultan alle Parameter (Linien mit Low-Energy-Tailing, Energieskalierung, Linienbreite, Pile-Up-Korrektur, Escape-Peaks, Referenzpeak, Rauschuntergrund, Bremsstrahlungsuntergrund und Absorber-Transmission) anpasst. Eine weitere Entwicklung im Rahmen dieser Arbeit ist die Parametrisierung der wich-tigsten PIXE-Tabellendaten (Stopping-Power, Ionisationswirkungsquerschnitte, Fluoreszenzausbeuten und Mas-senschwächungskoeffizienten) für alle Elemente mit einem kleinen Satz von Parametern, die Tabellierung der benötigten Elementdaten und der detektorspezifischen Eichungen sowie die automatischer Verarbeitung in der Software. Schließlich werden Beiträge für den Einsatz der Protonenmikrosonde in verschiedenen Themenberei-chen dargestellt. Es wird demonstriert, wie die Messdatenerfassung, -aufbereitung und -auswertung als Werk-zeuge bei verschiedenen Fragestellungen (z.B. in der Geologie oder bei der Analyse der Schwermetallbelastung bzw. der Pigmentierung von Vogelfedern) oder zur allgemeinen Verbesserung der Messmethode dienen können und der Protonenmikrosonde ganz neue Anwendungsfelder eröffnen.
In this work the improvement of the data acquisition and processing at the 2 MeV-Hamburg proton microprobe is described. Apart from the development of a new measurement data acquisition electronics optimised for the proton microprobe that uses a programmable logic device and a standard interface to the measurement computer, a new scheme for automatic proton beam focussing is presented. The central points of this work are the im-provement of the software for data acquisition and processing, and the development of a new data analysis pro-gram. The corrective calculations for the analysis of semi-thick and thick targets have been included as well as a fit that adjusts all parameters (lines with low-energy tailing, energy scale, line width, pile-up correction, escape peaks, reference peak, noise background, bremsstrahlung background and absorber transmission) simultane-ously. Another development during this work is the parameterisation of the most important PIXE tabular data (stopping power, ionisation cross sections, fluorescence yields and mass attenuation coefficients) for all elements with a small set of parameters, the tabulation of the necessary element data and the detector specific calibrations and their automatic processing by the software. Finally, the contributions to the application of the proton micro-probe in different fields are presented. It is demonstrated in which way the data acquisition, processing and analysis can serve as tools in various applications (e.g. in geology or in the analysis of heavy metal load or the pigmentation of bird's feathers) or for the common improvement of the measuring method, and can open com-pletely new fields of application for the proton microprobe.