C14-Methode

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C14-Methode

RadiokohlenstoffmethodeVortrag im Rahmen der Vorlesung„Kernphysik“von Philipp Behr


Gliederung• Einführung und Geschichte• Entstehung und Zerfall von 14• Nachweis von 14• Grundlagen• Prozess• Probleme14 C14 C


Einführung und Geschichte• Radiokohlenstoffmethode seit 1949• Erfunden von Willard F. Libby (1908–1980, NPC 1960) und J.R. Arnold• Nutzungsgebiet vor allem in derArchäologie und jüngererErdgeschichte


• Drei Kohlenstoffisotope inErdatmosphäre vorhanden• 12 C (stabil) etwa 98,89%• 13 C (stabil) etwa 1,11%• 1414 C (τ(= 5730a) etwa 10 -1010 %


Entstehung und Zerfall von 14 C• Erzeugung durch Beschuss von Stickstoffin hohen Atmosphärenschichten1414N + n→C +7 6*p• Vernichtung durch spontanen Zerfall14→ N + e +6 7C 14−ν


Nachweis von 14 C (Grundlagen)• Nachweisgrenze von 14 C in reinerKohlenstoffprobe bei einem Teilchenauf 10 15 Kohlenstoffatomen• 1/1000 rund (1/2) 10 ; 10-facheHalbwertszeit = etwa 55000 Jahre


Nachweis von 14 C (Prozess)• Chemische Umwandlung einerorganischen Probe (z.B. Knochen,Holz) zu:• CO 2 – Messung mit Zählrohr• Benzol – Messung mitFlüssigszintillationsspektrometrie• Graphit – Messung mitMassenspektrometrie


Messung mit Zählrohr• viel Material und langer Zeitraumnötig, um geringe Fehlergrenzen zuerreichen (bei altem Proben oft nur±5000a)• sehr gute Abschirmung nötig


Messung mitFlüssigszintialltionsspektrometrie• 14 C (in Benzol gebunden) wirdSzintillatorflüssigkeit beigemischt• Lichtblitz bei Zerfall, der überPhotomultiplier detektiert wird• Vorteil: große Stoffmengen messbar-> > kürzere Messzeiten• Nachteil: große Stoffmengenunabdingbar• Szintillatoren kommerziell erhältlich


Messung im Massenspektrometer• erst seit Ende der 70er Jahre• sehr geringe Probenmengenausreichend (1mg)• Zerfall muss nicht abgewartetwerden• Messfehler bei 0,5% (entspricht 40a)• verhältnismäßig teuer und aufwendig


Nachweis von 14 C (Probleme)• natürliche Schwankungen des12 C/ 14 C-Verhältnisses• Industrialisierung (Suess(Suess-Effekt)• überirdische Kernwaffenversuche bis1965


Überprüfung der Methode (aus derOriginalarbeit 1949)


Quellenangaben• J. R. Arnold, W. F. Libby: AgeDeterminations by Radiocarbon Content,Checks with Samples of Known Age. . in:Science. Washington DC 110.1949,12• H.E. Suess: Radiocarbon concentration inmodern wood. . in: Science. Washington DC122.1955, 415• http://hbar.phys.msu.ru/gorm/fomenko/libby.htm• http://de.wikipedia.orgde.wikipedia.org/wiki/C14-Methode


Vielen Dank für dieAufmerksamkeit

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