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Strahlenschaden-Methoden

Strahlenschaden-Methoden. Zusammenfassung mehrerer verwandter Datierungsmethoden (TL, OSL, IRSL, ESR, Spaltspuren, Alpharückstoßspuren) Beruhen auf Akkumulation von Strahlenschäden im Kristallgitter durch ionisierende Strahlung oder durch Partikel (Kernfragmente, -Teilchen).

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Strahlenschaden-Methoden

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Presentation Transcript

  1. Strahlenschaden-Methoden • Zusammenfassung mehrerer verwandter Datierungsmethoden (TL, OSL, IRSL, ESR, Spaltspuren, Alpharückstoßspuren) • Beruhen auf Akkumulation von Strahlenschäden im Kristallgitter durch ionisierende Strahlung oder durch Partikel (Kernfragmente, -Teilchen)

  2. Eine einfache Einführung…

  3. Lumineszenz  dosimetrische Datierungsmethode γ β α t

  4. Natur Labor OSL-Signal OSL-Signal Erosion + Bleichung Probennahme Dosis Zeit Sedimentation + erneuter Signalaufbau OSL - Wachstumskurve DE

  5. OSL-Signal Erosion + Bleichung Beprobung Zeit Sedimentation OSL – Altersberechnung DE (Dosis) [Gy] A [a]= D (Dosisrate) [Gy/a]

  6. Bedingungen • Signalstabilität (kein Signalverlust während des Lagerungszeitraums) • Wachstumskurve (funktionaler Zusammenhang von Signalintensität und Zeit) • Nullstellung (das Datierungsereignis muss das Signal auf Null stellen) • gleichbleibende Radioaktivität (Dosisleistung)

  7. LumineszenzverfahrenTechnische Umsetzung Stimulation erfolgt durch • ungepaarte Elektronen • unkompensierte Eigendrehung (Spin) • magnetisches Moment • Beschuss mit Mirkowellen • Absorption Erhitzen (Wärme) Licht Thermo- lumineszenz Optisch stimulierte Lumineszenz Elektronenspin-Resonanzverfahren System wird „auf Null zurückgesetzt“, Zerstörende Messung System bleibt erhalten, zerstörungsfrei

  8. Quelle: http://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/wh/pams/11_05_01_Christiane_Rhodius.pdf [10.10.2007] Lumineszenz- und ESR-VerfahrenAnwendungsbereich

  9. Lumineszenz – im Detail • „Kaltes Leuchten“, einmalige Lichtemission zusätzlich zur Planck‘schen Strahlung (nicht zerstörungsfreie Messung!) • Je nach Stimulation: TL, OSL, IRSL • „Radiofluoreszenz“ (RF) zerstörungsfrei

  10. LUM, Grundlagen… • Alter [a] = Akkum. Dosis [Gy]/ Dosisleistung [Gy/a] A. Hilgers 2007

  11. …LUM, Grundlagen… Wagner 1998

  12. LumineszenzverfahrenAnwendungsbereich • Zeitliche Reichweite: 100 a bis ca. 1 Mio. Jahre • Probenmaterial: • vulkanische Gläser Zeitpunkt des Erstarrens • Keramik • Ziegeln • Steingegenstände Letztes Erhitzen „Optisches Bleichen“ Lichtempfindlichkeit • fluviale Sedimente • äolische Sedimente

  13. Mineraltrennung • Gravimetrische Trennung in Sandfraktion Mejdahl 1985 In Schluff- und Tonfraktion allenfalls chemische Anreicherung von Quarz, ansonsten poylmineralische Fraktion!

  14. Feldspatspektrum Ggfs. spektrale Trennung von Emissionen

  15. …LUM, Grundlagen… A. Hilgers 2007

  16. …LUM, Grundlagen… Wer macht sowas? Hilgers 2007

  17. …LUM, Grundlagen… Wagner 1995

  18. Quelle: Zöller (1995) Das Bändermodell

  19. …LUM, Grundlagen… Hilgers 2007

  20. …LUM, Grundlagen… Hilgers 2007

  21. …LUM, Grundlagen… Hilgers 2007

  22. Leitungsband Energie Valenzband Energiebändermodell Elektronenfallen Lumineszenz IonisierendeStrahlung Stimulation Rekombinationszentren

  23. …LUM, Grundlagen… Hilgers 2007

  24. …LUM, Grundlagen… • TL-Plateautest

  25. …LUM, Grundlagen… A. Hilgers 2007

  26. …LUM, Grundlagen… Hilgers 2007

  27. …LUM, Grundlagen… A. Hilgers 2007

  28. …LUM, Grundlagen…

  29. …LUM, Grundlagen…

  30. …LUM, Grundlagen… Für Feinkorn: Für Kalifeldspat-Grobkorn:

  31. …LUM, Grundlagen… • TL an Sedimenten…

  32. …LUM, Grundlagen…

  33. …LUM, Grundlagen…

  34. …LUM, Grundlagen…

  35. …LUM, Grundlagen…Erhitzte Gesteine

  36. …LUM, Grundlagen… • Partial heat – Longest plateau (Meerfelder Maar) Zöller et al., submitted

  37. …LUM, Grundlagen… • „Fading“

  38. …LUM, Grundlagen…

  39. TL, Anwendung…

  40. TL, Anwendung… • Löss-Datierung Zöller 1995, Zöller & Semmel 2001

  41. OSL, Anwendung •  = s-1 exp (E/kBT) • where E is the energy need-ed for an electron to escape from the trap corresponding with the trap depth, • s is the escape attempt frequency, • kB is the Boltzmann’s constant and • T the storage temperature [K]. Hilgers 2007

  42. OSL, Anwendung • Quarz: hohe Stabilität, aber geringe Sättiguns-dosis Hilgers 2007

  43. OSL, Anwendung: SAR • Changes in sensitivity with repeated luminescence measurements. • The irradiation dose (here a test dose of ~1.5 Gy) was kept constant over the entire experiment. The • sample (quartz extracted from ~ 300 years old dune sand, C-L0520_F2) was preheated at 260°C for 10 • s prior to optical stimulation (100 s exposure to blue-light emitting diodes with the sample held • constantly at 125°C). An increase of the signal intensity is observed, although the irradiation dose and • all other measurement conditions were kept constant for each cycle. This increase is explained by a • change in the luminescence recombination probability. Hilgers 2007

  44. OSL, Anwendung: SAR Hilgers 2007

  45. OSL, Anwendung Hilgers 2007

  46. OSL, Anwendung „RPB“=rapidly bleaching peak; „SBP““=slowly bleaching peak Hilgers 2007

  47. OSL, Anwendung Hilgers 2007 Hilgers 2007

  48. OSL, Anwendung Hilgers 2007

  49. gut gebleicht unzureichend gebleicht v > 10 % Maximum Age Detektion unzureichender Bleichung < 500 Körner / Aliquot

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