Fakultät für Physik und Astronomie Ruprecht-Karls-Universität ...

3.2. AUFBEREITUNGSANLAGE FÜR EISPROBEN 51
kohlefalle geladen werden, indem das kochende Wasser wieder durch Flüssigstickstoff ersetzt
wird. Der Aktivkohlebehälter kann zum Transport abmontiert werden, sodass das reine Argon
mittels ATTA gemessen werden kann.
3.2.2 Mögliche Fehlerquellen
Um die Daten einer 39 Ar-Datierung auswerten zu können, ist eine genaue Fehlerabschätzung
nötig. Der folgende Abschnitt geht detailliert auf die potentiellen Fehlerquellen ein, die bei der
Separation des Argons aus Eisproben vorhanden sind. Zu betrachten sind hier Rückstände auf
den Sorptionsmitteln, d. h. auf der Aktivkohle und dem Getter, sowie Verunreinigungen durch
Laborluft. Für den Gesamtfehler der 39 Ar-Datierung kommen noch der Fehler der 39 Ar-Messung
und die möglichen Unsicherheiten, die durch Unkenntnis der ursprünglichen 39 Ar-Konzentration
entstehen, hinzu. Diese werden aber im Rahmen dieser Arbeit nicht näher betrachtet.
Verunreinigung durch Laborluft
Wie in 2.3 dargestellt, zerfällt 39 t
− Ar gemäß dem radioaktiven Zerfallsgesetz (C(t) = C0e τ ),
sodass bei bekannter Konzentration das Alter bestimmt werden kann. Bei einer Verunreinigung
kommt zu dem alten Argon noch ein Anteil an rezentem Argon hinzu. Für die gemessene Konzentration
gilt also:
Cgemessen = Calt + CV erunreinigung. (3.11)
Die 39Ar-Konzentration einer Probe des Alters t mit Verunreinigung V (V = CV erunreinigung
)
Cgesamt
beträgt dann
t
−
C39Ar(t) = (1 − V ) · C39Ar(t = 0) · e τ + V · C39Ar(t = 0). 2 (3.12)
Je älter die zu messende Probe, desto stärker verfälschen auch kleine Verunreinigungen die
Probe, da der Anteil an altem 39 Ar exponentiell mit der Zeit abnimmt. Das wahre Alter ist
nicht mehr durch Gleichung 2.18 gegeben, sondern durch
(1 − V ) · C39
t = τ · log(
Ar(t = 0)
). (3.13)
C39Ar(t) − V · C39Ar(t = 0)
Je nach Größe der Verunreinigung kann das gemessene Alter von dem tatsächlichen erheblich
abweichen. Je älter die Probe, desto größer wirkt sich eine Verunreinigung aus, da der Anteil an
altem 39 Ar in der Probe kontinuierlich sinkt, während der aus der Verunreinigung stammende
Anteil konstant bleibt. So bekommt man z. B. für 538 Jahre altes Argon (2 Halbwertszeiten
von 39 Ar) bei einer Verunreinigung von 2% ein gemessenes Alter von ca. 515 Jahren, was einem
Fehler von 4,2% entspricht. Bei einer 1000 Jahre alten Probe beträgt die Abweichung schon 84
Jahre. Eine Übersicht über die prozentuale Abweichung des gemessenen Alters in Abhängigkeit
von Probenalter und Verunreinigung gibt Tabelle 3.4.
Die Schöpfkolbenpumpe, die die Anlage evakuiert, schafft einen Enddruck von 0,1 mbar. Bei
einem Volumen der Anlage von insgesamt ca. 1,6 l ergibt sich daraus eine Verunreinigung von
maximal 0,16 ml STP, dies entspricht bei Gasmengen von 50-100 ml STP in der Anlage einer
relativen Verunreinigung von 0,2-0,3%.
2 C39Ar Eigentlich betrachtet man das Isotopenverhältnis R = und nicht die alleinige C40Ar 39 Ar-Konzentration. Da
die Menge an 40 Ar sich in alter und neuer Luft kaum unterscheidet, kann man C40Ar als konstant ansehen und
in der Rechnung kürzen.