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

Kapitel 5
Zusammenfassung und Ausblick
5.1 Zusammenfassung
5.1.1 Eis
Als Möglichkeit zur Argonseparation von Eisproben ist Titan als Gettermaterial getestet worden.
Aufgrund der relativ hohen maximalen Kapazität von 60 ml STP Gas pro Gramm Titan
ist es gut zur Edelgasseparation kleinerer Proben geeignet. Es zeigte sich, dass die Sorptionsgeschwindigkeit
stark temperaturabhängig ist. Bei Stickstoff, das am langsamsten absorbiert wird
und damit den geschwindigkeitsbestimmenden Faktor bei einer Separation darstellt, setzt der
Sorptionsprozess erst bei 650 ◦ C ein, bei 800 ◦ C ist er ca. 8,1-mal höher als bei 700 ◦ C. Bei 800 ◦ C
beträgt die Sorptionsgeschwindigkeit für Stickstoff (67,9 ± 6,9) µl (min·gT i) −1 , die für Sauerstoff
beträgt bei 770 ◦ C (96 ± 21) µl (min·gT i) −1 . Die Temperaturabhängigkeit war beim Sauerstoff
weniger stark ausgeprägt als beim Stickstoff, was höchstwahrscheinlich auf eine schnelle Konzentrationsänderung
an Fremdatomen auf der Titanoberfläche zurückzuführen ist. Aufgrund der
hohen Geschwindigkeit, mit der die Sauerstoffatome in die Oberfläche eindiffundieren, ändert
sich der Konzentrationsgradient ∂c , was die Diffusion verlangsamt. Dies führt dazu, dass die
∂x
Sorptionsgeschwindigkeit abnimmt und ebenfalls eine lineare Näherung der Sorptionsgeschwindigkeit
nicht mehr vollkommen exakt ist. Die Aktivierungsenergien für Stickstoff und Sauerstoff
wurden anhand der Sorptionsgeschwindigkeit auf (1,79 ± 0,40) eV und (0,24 ± 0,06) eV bestimmt.
Hierbei ist die Aktivierungsenergie für Sauerstoff höchstwahrscheinlich wieder wegen
der Änderung des Konzentrationsgradienten an Verunreinigungen im Titan unterschätzt.
An Titanoberflächen adsorbieren nur reaktive Gase, aber keine Edelgase. Zur Separation der
einzelnen Edelgase untereinander ist noch eine zusätzliche Trennung nötig. Wenn z. B. reines
Krypton benötigt wird (z. B. für 85Kr- oder 81Kr-ATTA), müsste man das Argon über einen
weiteren Trennschritt gaschromatographisch bzw. über Kühlfallen separieren. Für 39Ar-ATTA ist die geringe Verunreinigung durch andere Edelgase jedoch nicht relevant, da sie weniger als
ein Prozent Verunreinigung darstellen.
Zur Separation von Eisproben wurde ein Verfahren entwickelt, in dem das Eis aufgeschmolzen
und das freiwerdende Gas auf Aktivkohle geladen wird. Durch das Laden auf Aktivkohle wird
auch der im Schmelzwasser gelöste Anteil des im Eis vorhandenen Gases gewonnen. Anschließend
wird das Gas an einen Titangetter gelassen, sodass die reaktiven Gase, also vor allem Sauerstoff
und Stickstoff, entfernt werden. Zu ersten Tests wurde Gletschereis des Grenzgletschers aufbereitet.
Anhand des in der Aktivkohle aufgefangenen Gases wurde der Gesamtgasgehalt der Probe
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