Bestimmung langlebiger Radionuklide mittels Beschleunigermassenspektrometrie (AMS) mit DREAMS

Das Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) erweitert sein Portfolio um eine weitere hochsensitive analytische Methode: die Beschleunigermassenspektrometrie (accelerator mass spectrometry = AMS). Diese Analysetechnik ist prädestiniert zur Bestimmung langlebiger Radionuklide, die entgegen der allgemein üblichen Zerfallszählung, nicht durch den eigentlichen Zerfall detektiert werden. Vielmehr werden die noch nicht zerfallenen Nuklide wesentlich effizienter massenspektrometrisch bestimmt. Dabei besitzt die AMS gegenüber der konventionellen Massenspektrometrie den Vorteil, dass sie Störsignale von Molekülionen oder Ionen ähnlicher Masse (Isobaren) effektiver unterdrücken kann. Die AMS liefert somit weitaus niedrigere Nachweisgrenzen (20000 Atome/g bzw. 10^-9Bq) als die konventionellen Methoden.
Im Gegensatz zu den in Europa gängigen niederenergetischen AMS-Anlagen, die sich weitgehend auf die Bestimmung von ¹⁴C spezialisiert haben, wird die AMS-Anlage des FZD - DREAMS (DREsden AMS) - als erste moderne Anlage in der EU mit einer Terminalspannung von 6 MV betrieben werden. Anstelle eines üblichen van-de-Graaff-Prinzips zur Hochspannungserzeugung, garantiert ein Hochfrequenz-Kaskadengenerator höchste Stabilität. So wird DREAMS nicht nur hochempfindliche, sondern auch hochpräzise Messungen liefern.
Aufgrund der instrumentellen Weiterentwicklungen der AMS, die die Bestimmung von Isotopenverhältnissen im Bereich von 10^-16 ermöglichen [1], haben sich die interdisziplinären Applikationsgebiete stark ausgeweitet. Anfänglich bevorzugt untersuchte Proben aus Kosmochemie, Astrophysik und nukleare Daten, werden zunehmend von Proben aus Strahlenschutz, Nuklearsicherheit, Nuklearentsorgung, Radioökologie, Phytologie, Ernährungswissenschaften, Toxikologie und Pharmakologie verdrängt. Die Inbetriebnahme von DREAMS in 2009, wird die interne Vernetzung der FZD-Forschungsaktivitäten in der Materialforschung, Strahlenphysik, Radiochemie und Radiopharmazie vorantreiben. Zudem wird DREAMS auch externen Nutzern zur Verfügung stehen. Die Bestimmung langlebiger Radionuklide wie ¹⁰Be, ²⁶Al und ³⁶Cl hat insbesondere in den Geo- und Umweltwissenschaften an Bedeutung gewonnen [2]. Durch deren Quantifizierung können prähistorische Ereignisse wie Vulkanausbrüche, Bergstürze, Tsunamis, Meteoriteneinschläge, Erdbeben und Gletscherbewegungen datiert werden. Untersuchungen an Eisbohrkernen erlauben zudem die Rekonstruktion und Vorrausage von Klimaveränderungen.

Referenzen [1] S. Merchel et al, Nucl. Instr. and Meth. B 266 (2008) 4921. [2] J.C. Gosse und F.M. Phillips, Quat. Sci. Rev. 20(2001) 1475.