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Autor Thema: Bestimmung des Goldgehaltes einer Goldmünze  (Gelesen 9375 mal)
stratocaster
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« am: 28. April 2016, 17:56:37 pm »

Ich beziehe mich in diesem Beitrag auf eine Neuvorstellung des Users Arent Pol.
http://www.sucherforum.de/smf/index.php/topic,69872.msg435759.html#new
Er schreibt dort:
Eine XRF-Pistole ist ein schönes und schnelles Gerät, gibt aber Resultate welche ziemlich Abweichen von denen meiner altmodischen Methode.

Dies möchte ich nun näher erläutern:
Es geht um die merowingische Goldmünze im Bild unten und um die Frage des Goldgehaltes.
Üblicherweise kann man den Goldgehalt nach der archimedischen Methode bestimmen;
dazu braucht man das Gewicht und das Volumen der Münze, um daraus die Dichte zu bestimmen.
Die Dichte von Gold beträgt 19,3 g/cm3.
Teilt man die Dichte des Fundstückes (Münze) durch die Dichte von Gold und multipliziert mit 100, erhält man den Goldanteil in %.

Das Gewicht der Münze lässt sich mit einer Feinwaage gut messen; zur Volumenbestimmung kann man versuchen,
das Volumen des verdrängten Wassers zu messen, wenn die Münze in einen Messbecher mit Wasser getaucht wird
oder besser noch über das Verdrängungsprinzip, z.B. hier erklärt:
http://www.tomchemie.de/Mathe/3.1.3/3.1.3.htm

Beides wurde bei der Münze nicht durchgeführt; lediglich der Durchmesser und die Dicke wurden einigermaßen genau gemessen.
Gewicht: 1,27 Gramm
Max. Durchmesser 10,5 mm
Dicke: 1,5 mm

Mit einem angenommenen mittleren Durchmesser von 10 mm ergibt sich aus diesen Daten
eine Dichte von 10,8 g/cm3 und daraus ein Goldanteil von 56%.

Mit einem mobilen RFA-Gerät (Röntgenfluoreszenzanalyse) wurden jedoch folgende Werte zerstörungsfrei gemessen
(Mittelwerte von 2 Messungen von jeder Flachseite):
Au: 69%
Ag: 27%
Cu: 4 %

Wie kommt es zu dem unterschiedlichen Goldanteil bei der RFA-Messung ?

1.   Strahlenphysikalischer Aspekt
Die bei der RFA verwendeten Röntgenstrahlen mit niedriger Energie haben in Metallen eine geringe Eindringtiefe.
Vor allem bei Gold mit seiner hohen Kernladungszahl und sehr hohen Dichte ist die Eindringtiefe sehr gering;
d.h. die mit RFA gemessenen Werte kommen nur aus einem sehr oberflächennahen Bereich von
schätzungsweise 1 mm x 1 mm Fläche und 0,01 mm Tiefe.

2.   Metallkundlicher Aspekt
Gehen wir davon aus, dass die Münze aus einem gegossenen Schrötling (Flan) durch Schlagen hergestellt wurde.
Das Erstarren einer kleinen Scheibe aus einer Gold-Silber-Legierung nach dem Gießen läuft so ab,
dass natürlich zuerst die Oberflächen kalt werden und erstarren.
Metallkundlich ist es bei einer Au/Ag-Legierung mit beispielsweise angenommenen jeweils 50%-Anteilen nun so,
dass die an der Oberfläche zuerst erstarrten Kristalle weit mehr als 50% Gold haben (und entsprechend weniger Silber)
und die zuletzt im Inneren erstarrten Kristalle weit weniger als 50% Gold (und entsprechend mehr Silber).

So kommt es zum  Unterschied zwischen dem volumetrisch und dem mittels RFA bestimmtem Goldanteil.
Die volumetrische Methode erfasst die gesamte Münze und die RFA nur die Oberflächen.

Gruß  winke winke
« Letzte Änderung: 13. Juli 2016, 12:39:59 pm von stratocaster » Gespeichert

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« Antworten #1 am: 28. April 2016, 18:50:12 pm »

Moin,

wenn ich das richtig verstehe kann man mit der  archimedischen Methode zwar den Goldgehalt bestimmen aber nicht die Zusammensetzung der Restes.

Also würde bei deiner Münze die 4% cu  untern Teppich fallen.  Somit sind beide Methoden nicht das nonplusultra, mit anderen Worten ungenau.

gruß der finder
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stratocaster
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« Antworten #2 am: 28. April 2016, 20:17:03 pm »


wenn ich das richtig verstehe kann man mit der  archimedischen Methode zwar den Goldgehalt bestimmen aber nicht die Zusammensetzung der Restes.


Stimmt genau   belehr

Gruß  winke winke

Nachtrag:
Ich würde die beiden Methoden aber nicht "ungenau" nennen.
Jede Methode hat nur eine eingeschränkte Aussagekraft. Das muss man dann wissen.
Hängt auch von der Art der Fragestellung ab.
« Letzte Änderung: 28. April 2016, 20:59:47 pm von stratocaster » Gespeichert

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Wer suchtet der findet....


« Antworten #3 am: 28. April 2016, 21:41:46 pm »

Huhu,

möglicherweise habe ich in dem Beitrag nicht alles so ganz verstanden, aber ich möchte den großen Vorteil noch einmal deutlich hervorheben. Wir haben hier Zerstörungsfreie Verfahren.

Des weiteren schreibst du :

Mit einem mobilen RFA-Gerät (Röntgenfluoreszenzanalyse) wurden jedoch folgende Werte zerstörungsfrei gemessen
(Mittelwerte von 2 Messungen von jeder Flachseite):
Au: 69%
Ag: 27%
Cu: 4 %

Wie kommt es zu dem unterschiedlichen Goldanteil bei der RFA-Messung ?


Zunächst muss die mobile RFA erst einmal mit einem "Eich Standard" kalibriert werden, dies geschieht in 95% der Messungen, egal wo, nicht. Da haben wir schon mal eine enorme Fehlerquelle und den eigentlichen Grund warum die Messungen von unterschiedlichen Messstellen, Laboren oder von wo auch immer, von einander abweichen und somit für die Tonne sind.  Zum anderen sind an einen Objekt mindestens drei Messungen an unterschiedlichen Stellen vorzunehmen. Als nächstes muss der Abstand vom Objekt und Pistole bei jeder Messung identisch sein, ist dies nicht der Fall hat man schon wieder Abweichungen.

Wird Zeit, dass eine unserer Arbeiten mal veröffentlicht wird.  It's cool man

LG

Patrick
« Letzte Änderung: 28. April 2016, 21:48:41 pm von Levante » Gespeichert

Nicht nur ein Scherben (Keramische Fragmente) Sucher sondern auch ein Scherben (Keramische Fragmente) Finder. grins
stratocaster
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« Antworten #4 am: 28. April 2016, 22:21:01 pm »



Wie kommt es zu dem unterschiedlichen Goldanteil bei der RFA-Messung ?


Zunächst muss die mobile RFA erst einmal mit einem "Eich Standard" kalibriert werden

Ganz einfach:
Die RFA erfasst aus physikalischen Gründen nur den oberflaechennahen Bereich.
Aus metallurgischen Gründen ist bei einer Au/Ag-legierung der oberflaechennahe Bereich
stärker mit Au besetzt als mit Ag. Kommt vom Erstarrungsverhalten nach dem Vergießen.
Innen drin ist dann anteilmäßig mehr Ag innerhalb der Au/Ag-Mischkristalle.

Kalibriert mit vorhandenen Kalibrierproben haben wir natürlich. (Eichen darf übrigens nur ein Eichamt)
Die hier vorgestellten Ergebnisse mussten ja auch keine ISO 17025- Bedingungen erfüllen.
Falls die Münze jemals in einer geplanten wissenschaftlichen Auswertung auftauchen sollte,
wird man sicher gezielter vorgehen.

Gruß  winke winke
« Letzte Änderung: 29. April 2016, 13:14:35 pm von stratocaster » Gespeichert

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« Antworten #5 am: 29. April 2016, 13:37:25 pm »

Ich will mich doch noch einmal etwas ausführlicher zur mobilen RFA mit Handgeräten äußern.
Levante und ich hatten in der Vergangenheit schon öfter mal unterschiedliche Ansichten zum Thema geäußert.
Seine Erfahrungen mit der mobilen RFA sind eher schlecht, meine eher gut.

Alles hat seine Berechtigung:
Ein stationäres RFA-Gerät ist sehr genau, erfordert aber kleine Proben; d.h. die Probe kommt zum Gerät.
Ein mobiles RFA-Gerät ist weniger genau, hat aber den Vorteil, dass man mit dem Gerät zur Probe kann;
d.h. die Probe (z.B. ein Behälter oder eine Pipeline) kann sehr groß sein.

Zu mir:
Ich war im Berufsleben viele Jahre Strahlenschutzbeauftragter und hatte in den letzten Jahren
sechs solcher mobilen RFA-Pistolen in meinem Verantwortungsbereich. Diese wurden vor allem
für sog. "Verwechslungsprüfungen" an Stählen oder Ms- oder Bronzelegierungen verwendet.
Im englischsprachigen heißt das PMI = positive materials identification
Ist weltweit ein sehr wichtiges zerstörungsfreies Prüfverfahren im Behälter- und Rohrleitungsbau.

Zum anderen sind an einen Objekt mindestens drei Messungen an unterschiedlichen Stellen vorzunehmen.
Das ist sicher lobenswert. Ein Mittelwert ist fast immer besser als ein Einzelwert.
Aber wo steht das mit den 3 Messungen? Wahrscheinlich in einer internen Spec. oder in einer Kundenspezifikation.
Hier sind wir ja im privaten Hobby-Bereich; es sei denn, das Amt oder jemand anders will mal wissenschaftlich genauer auswerten.
Außerdem war das mit den mehreren Messpunkten auf einer Seite wegen der sehr kleinen Münze gar nicht richtig möglich.

Als nächstes muss der Abstand vom Objekt und Pistole bei jeder Messung identisch sein,
Stimmt! Die meisten Hersteller liefern heutzutage Aufnahmeeinrichtungen für kleine Proben mit, damit dies gewährleistet ist.
Solche Aufnahmeeinrichtungen werden auch in der Mustergenehmigung der Länder (siehe Anlage) dringend empfohlen.
Das Halten der Probe in der Hand ist verboten!
Anbei noch ein Bild, das ich mal aus China erhalten habe; leider kein gestelltes Bild sondern wahr:
Die arme Frau, die dort Tausende von Kleinteilen überprüft, dürfte in der Zukunft irgendwann erkranken;
der fein kollimierte Röntgenstrahl geht direkt in die Finger.

Abschließend noch folgendes:
Der Betrieb von mobilen RFA-Geräte ist in Deutschland genehmigungspflichtig und das ist auch gut so.
Das Erteilen einer Genehmigung ist an mehrere Voraussetzungen gebunden, z.B.:
- Ersteinweisung in die Gerätebedienung durch den Hersteller des Gerätes
- Ersteinweisung durch den zuständigen Strahlenschutzbeauftragten
- Benennung der Personen, die mit dem Gerät arbeiten
- Erstellung einer Strahlenschutzanweisung durch den Strahlenschutzbeauftragten
- regelmäßige Unterweisung des Bedienpersonals durch den Strahlenschutzbeauftragten
- Führen eines Betriebsbuches,
- .....

Wenn irgendjemand den Eindruck hat, dass irgendwo nicht fachgerecht mit solchen RFA-Geräten
umgegangen wird, dann muss dies der zuständigen Aufsichtsbehörde (z.B. regionale Gewerbeaufsicht)
umgehend mitgeteilt werden.


Wird mit solchen Geräten fachgerecht umgegangen, passiert gar nichts.
Ist dies nicht der Fall, geht es an die Gesundheit.
(Halte ich einen Laserpointer an die Wand, passiert gar nichts;
richte ich den Laserpointer in mein Auge, dann ..... Boooa)

Gruß  winke winke
« Letzte Änderung: 29. April 2016, 13:47:11 pm von stratocaster » Gespeichert

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