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Isotopenuntersuchung


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Die meisten chemischen Elemente bestehen aus mehreren verschieden schweren Isotopen . Mit einem modernen Massenspektrometer kann man diese isotopische Zusammensetzung (die Isotopie ) sehr genau bestimmen (bis Nanogramm Probenmenge ?% Genauigkeit (nachschauen) ). In diesem Artikel soll (in ferner Zukunft) ein Überblick über verschiedene moderne und Isotopenuntersuchungen gegeben werden.

Isotopenuntersuchungen werden zu sehr unterschiedlichen Zwecken durchgeführt. kann zum Beispiel durch die Messung radiogener das Alter eines Minerals bestimmen. Isotope leichterer genannter stabiler Elemente (vor allem Kohlenstoff Sauerstoff Stickstoff Schwefel Wasserstoff ) dienen als Anzeiger für regionale und Herkunft von Lebensmitteln etwa von Obstsäften.

Die Maschinen mit denen man Isotopenuntersuchungen nennt man Massenspektrometer . Die Atome der Probe werden in Probenkammer ionisiert und durch eine angelegte Hochspannung das gebogene Rohr eines Massenspektrometers geschossen. Ein um das Rohr lenkt die Atome dann (wie stark proportional?) zu ihrer Masse auf kreifförmigen Flugbahnen Der nach Massen aufgeteilte Ionenstrahl trifft schließlich entfernt voneinander aufgestellte Detektoren auf.

Um aus dem Stromfluss an den die tatsächliche Konzentration des betreffenden Isotops zu muss entweder ein so genannter Spike zur gegeben werden (ein Spike ist eine Substanz sehr genau bekannter (isotopischer) Zusammensetzung) oder die muss mit einer Standardprobe verglichen werden.

Inhaltsverzeichnis

Historisches

  • erste massenspektrometrische Gesteinsdatierungen: 1911 von Arthur Holmes

Wasserstoff System

Sauerstoff System

Kohlenstoff System

Stickstoff System

Schwefel System

K-Ar System

Ar-Ar System

Rb-Sr System

Sm-Nd System

U-Pb System

U-He Methode (historisch)

Pb Methode (historisch)

Pb-Pb Methode

U-Pb Methode

Th-U-Pb Methode

Bei der Th-U-Pb Methode bestimmt man Konzentrationen und die Isotopenverhältnisse der Elemente Thorium und Blei. Jedes der drei Isotope 238 U 235 U und 237 Th zerfällt radioaktiv über komplizierte Zerfallsreihen in ein Bleiisotop:

<math>\frac{\ ^{206}Pb}{\ ^{238}U} \frac{\ ^{207}Pb}{\ ^{235}U}\mbox{ }\frac{\ ^{208}Pb}{\ ^{237}Th}</math>

Da man die Isotopie von drei Zerfallsreihen bestimmt ist theoretisch eine dreidimensionale Darstellung Ergebnisse möglich. Meist weicht man jedoch auf zweidimensionale Darstellung aus und benutzt das 207 Pb/ 237 Th-System zur Fraktionierungskorrektur.

Anwendungen

  • Datierung von Mineralen: Apatit ( Zahnschmelz siehe unten) Monazit oder Zirkon
  • Die Herkunft von Kleidung Menschen Tieren Lebensmitteln im weltweiten Maßstab zwischen verschiedenen Kontinenten unterschieden Bei vorgegebener regionaler Eingrenzung zum Beispiel Butter Deutschland sind durch die Analyse des Wassers im Lebensmittel auch feinere Unterscheidungen möglich.
  • Durch die Untersuchung von Th-U-Pb Isotopen kann beispielsweise auch zwischen verschiedenen Typen von Kernreaktoren Kernwaffen unterscheiden.




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