Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

Bei der Doppler-Spektroskopie stellt sich das prompte Gamma von 22 Na jedoch als ungemein
störend heraus. Compton-Streuereignisse der 1275 keV -Quanten führen zu einem deutlichen
Untergrund im Bereich um 511 keV. Form und Intensität des Compton-Spektrums hängen
dabei stark von der Geometrie des Aufbaus sowie weiterer Faktoren, z.B. der Abschirmung
des Detektors, ab. Hier erweist sich 68 Ge als vorteilhaft, da zu seinem -Spektrum nur ca. 3 %
Ereignisse mit Energien höher als 511 keV (1077.4 keV) beitragen [26,28].
68 Ge erzeugt Positronen über einen Mutter-Tochter-Prozeß: 68 Ge zerfällt mit einer brauchbaren
Halbwertszeit zu 68 Ga (100% EC, ½ = 271 d), das wiederum über die Emission eines Positrons
zu 68 Zn zerfällt (90% + , ½ = 68.4 m). Bei einer Endpunktsenergie des -Spektrums
von 1.9 MeV werden mittlere Eindringtiefen bis zu 800 µm erreicht.
Nachteilig an 68 Ge ist seine schlechte kommerzielle Erhältlichkeit und die aufwendige Chemie
der Standard-Verbindung 68 GeCl 4 , die bei Normalbedingungen gasförmig ist. 68 Ge läßt
sich aber auf einfache Weise aus natürlichem Gallium über eine (d, 3n) Reaktion mit beschleunigten
Deuteronen herstellen [29]. Diese Reaktion hat ihre Schwelle bei 14.1 MeV und
der maximale Wirkungsquerschnitt von 550 mbarn wird bei 13.5 MeV oberhalb der Schwelle
erreicht [30]. Zusätzlich wird bei der Bestrahlung 69 Ge mit dem dreifachen Wirkungsquerschnitt
erzeugt [31], das aber mit einer Halbwertszeit von ½ = 39 h abklingt.
Für den Einsatz im Labor ist eine Festkörperquelle wünschenswert. Als günstiges Ausgangsmaterial
hat sich Galliumphosphid (GaP) herausgestellt, das als einkristalliner Wafer erhältlich
ist. Die Reaktionsprodukte des Phosphors ( 31 S: ½ =2.58s, 30 S: ½ =2.18s [32]) können
dabei aufgrund ihrer geringen Halbwertszeiten vernachlässigt werden. Nach der Bestrahlung
und einer angemessenen Abklingzeit für das 69 Ge liegt der Emitter in einer kontaminationssicheren
Form vor, so daß keine Abdeckung der Quelle nötig ist. Weitere Details der Quellpräparation
finden sich in [29].
Das Isotop 58 Co wurde häufig als Quelle angewandt, wenn eine kurzzeitige hohe Intensität
wichtiger war als die Langzeitstabilität des Gesamtaufbaus. Heutzutage hat 58 Co gegenüber
22 Na an Bedeutung verloren, da es außer der höheren Aktivität keine signifikanten Vorteile
bietet. Zecca zufolge soll es auch nicht mehr im Handel sein [33]. Für die Details der Herstellung
von 58 Co und einen Vergleich mit 22 Na siehe [34,35].
Eine Interessante Alternative zur Untersuchung von Titan-Legierungen, die in naher Zukunft
technologisch wachsende Bedeutung bekommen, bietet 48 V. Es läßt sich auf einfache Weise
über eine (p,n) Reaktion direkt in der Probe aus natürlichem Titan am Zyklotron aktivieren
(E thresh = 4.9 MeV, max = 510 mbarn [30]). Eine solche intrinsische Quelle bietet einige Vorteile:
Erstens kann sie durch eine Bestrahlungsmaske genau positioniert und dimensioniert
werden, zweitens ist sie kontaminationssicher und eröffnet damit die Möglichkeit von in-situ
Experimenten auch in komplizierten und schlecht zugänglichen Geometrien, z.B. Ermüdungsversuche
an einer Pleuelstange im laufenden Motor. Pleuelstangen aus der Titanlegierung
TiAl6V4 sind im Rennsport Standart.
2.1.2 Kurzlebige + -Strahler durch Aktivierung
Eine Vielzahl von kurzlebigen Emittern ist durch Aktivierung mit beschleunigten Protonen,
Deuteronen oder Heliumkernen herstellbar. Tabelle II gibt einen Überblick über einige in der
Forschung genutzte Reaktionen. Auf diese Weise lassen sich sehr starke Quellen herstellen,
deren Aktivität prinzipiell nur von Energie und Strom des Beschleunigers und der Kühlleistung
am Target abhängt. Auf Grund der Halbwertszeiten im Bereich von Sekunden bis Mi-
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