Hochspannungskondensatoren in Röntgen-Analysegeräten

| Autor / Redakteur: Jens Heitmann, * / Thomas Kuther

Das Röntgendiffraktometer D8 Advance ist ein erweiterbares modulares System, das sich an die jeweilige Anwendung anpassen lässt.
Das Röntgendiffraktometer D8 Advance ist ein erweiterbares modulares System, das sich an die jeweilige Anwendung anpassen lässt. (FTCAP)

Röntgenstrahlen kommen unter anderem bei der Untersuchung von Materialproben zum Einsatz. Spezielle Kondensatoren sorgen dabei für die in Röntgen-Analysegeräten benötigte Hochspannung.

Bei der präzisen Analyse von Materialien leisten Röntgenstrahlen gute Dienste, so etwa in sogenannten Diffraktometern. Diese Geräte geben Aufschluss über die Struktur von Proben diverser Art – ein Prozess, der sowohl in der Industrie als auch in der Wissenschaft angewandt wird. Für die benötigte Hochspannung in den Geräten sorgen spezielle Kondensatoren.

„Stark vereinfacht gesagt nutzen wir die Röntgenstrahlung, um Materialproben zu untersuchen“, erläutert Alexander Plocher, Elektronikentwickler bei Bruker AXS, einem weltweit agierenden Hersteller von Röntgen-Analysegeräten für die Elementanalyse, Materialforschung sowie Struktur- und Oberflächenuntersuchung. Je nach Gerät und Technologie ergeben sich dabei unterschiedliche Einsatzszenarien: So eignet sich die Röntgenfluoreszenz (XRF) für die Elementanalyse in Feststoffen, Pulvern oder Flüssigkeiten, während die Röntgendiffraktometrie (XRD) die Strukturen von Materialproben erkennbar macht.

„Mit XRF-Geräten können Sie zum Beispiel einen Diamanten nicht von einem Stück Kohle unterscheiden, weil beide das Element Kohlenstoff enthalten“, so Alexander Plocher. „Mithilfe der Röntgendiffraktometrie hingegen lässt sich die stark unterschiedliche Kristallstruktur eines Diamanten erkennen.“ Die XRD-Geräte von Bruker AXS ermöglichen somit eine detaillierte Analyse von Materialien. Sie kommen sowohl in der industriellen Qualitätskontrolle (z.B. in Zementwerken oder der Pharmazie) als auch in der Grundlagenforschung – unter anderem in der Materialforschung, der Kristallographie oder der (Bio-)Chemie – zum Einsatz.

Mit der D8-Serie ist Bruker AXS nach eigenen Angaben der führende Hersteller auf dem Weltmarkt der Röntgendiffraktometrie. In der Produktfamilie findet sich für jedes Einsatzszenario das richtige Gerät – zum Beispiel eignet sich das D8 Endeavor ausschließlich für Pulveranwendungen, während das D8 Discover als Mehrzweckgerät alles von polykristallinen Materialien bis hin zu epitaktischen mehrschichtigen Dünnschichten untersuchen kann. Nicht zuletzt hat Bruker AXS mit dem D8 Advance ein erweiterbares modulares System im Sortiment, das sich an die jeweilige Anwendung anpassen lässt.

Hochspannungskondensatoren in vielfältigen Ausführungen

Allen Geräten ist eines gemeinsam: In ihnen sind Hochspannungs-Folienkondensatoren des Husumer Herstellers FTCAP verbaut. „Wir setzen die Kondensatoren in unseren Hochspannungskaskaden ein, um eine sehr konstante und zuverlässig reproduzierbare Hochspannung zwischen 20 und 60 kV für unsere Röntgenröhren zu erzeugen“, so Alexander Plocher. „Von diesem Vorgang hängt die Qualität unserer analytischen Messergebnisse ab.“ Analog zu den in der Medizintechnik genutzten Röntgengeräten erzeugen die Kondensatoren von FTCAP auch in den Geräten von Bruker AXS die benötigten hohen Spannungen, um Elektronen zu beschleunigen und somit – vereinfacht gesagt – Röntgenstrahlen entstehen zu lassen. Dabei gilt: Nur mit hochwertigen Kondensatoren lässt sich auch eine gute und stabile Strahlqualität erreichen.

FTCAP ist einer der wenigen Hersteller von Kondensatoren für Spannungen bis zu 120 kVDC. Im Sortiment finden sich zahlreiche Ausführungen mit verschiedenen Gehäuseformen und Anschluss-Terminals, darunter auch radiale Bauformen mit Draht- und Lötlaschen. Wie bei allen Produkten von FTCAP gilt, dass sich die Hochspannungskondensatoren flexibel an die jeweiligen Anforderungen anpassen: Zum Beispiel kann die Flankensteilheit (du/dt) bei Bedarf individuell verändert werden, zudem sind die Kondensatoren in diversen Bauformen realisierbar. „Wir produzieren die Gehäuse selbst vor Ort in Husum, Spezialanfertigungen sind kein Problem. So lassen sich die Filmkondensatoren auch problemlos in vorhandene Bauräume integrieren“, erläutert André Tausche, Geschäftsführer von FTCAP.

Kompakte, zuverlässige und langlebige Kondensatoren

Bruker bezieht von FTCAP drei verschiedene Hochspannungskondensatoren mit Kapazitäten von jeweils 0,015 µF. Sie sind je nach Modell für Spannungen von 8000 bis 18.000 VDC konzipiert und zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit und ihre kompakte Bauform aus – nur ein Grund von vielen, warum Bruker AXS mit den Lösungen von FTCAP sehr zufrieden ist: „Für die spezifizierte Hochspannungsbelastbarkeit sind die Kondensatoren wirklich äußerst kompakt, was in unseren Geräten von Vorteil ist“, betont Alexander Plocher.

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Bruker AXS
 
Die FTCAP-HV-Kondensatoren im Überblick

Der Elektronikentwickler lobt aber auch die hohe Lebensdauer und gute Verfügbarkeit der Kondensatoren: „Unsere Kunden nutzen Diffraktometer von Bruker AXS für eine lange Zeitspanne zwischen 12 und 20 Jahren. Dementsprechend hoch sind die Erwartungen an die Qualität und Messbereitschaft.“ Um diese Anforderungen auch hundertprozentig erfüllen zu können, führt Bruker AXS regelmäßig Überlastmessungen mit den Hochspannungskaskaden durch. Die FTCAP-Kondensatoren haben sich dabei stets bestens bewährt; auch im Feld gab es bislang keinerlei Ausfälle.

Aufgrund der guten Erfahrung vertraut man bei Bruker AXS auch bei der Konzeption von neuen Produkten auf Kondensatoren von FTCAP. So haben die Husumer Experten eine maßgeschneiderte Kondensatorenbank entwickelt, die bei Bruker AXS in einem laufenden Entwicklungsprojekt zum Einsatz kommen wird. „Gerade wenn man technologisch Neuland betritt, ist eine kompetente Beratung wichtig. Diese ist bei FTCAP immer gegeben. Wir werden auch stets bezüglich Produktinnovationen auf dem Laufenden gehalten, die für uns relevant sind“, so Alexander Plocher abschließend. „Durch die Fertigung hier in Deutschland ist es zudem möglich, Muster in einer kurzen Lieferzeit zu erhalten. Das ist für unsere Entwickler sehr hilfreich.“

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* Jens Heitmann ist Account Manager/Marketing Manager bei der FTCAP GmbH in Husum.

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