Publikationsrepositorium - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) hat sein Spektrum ionenanalytischer Verfahren um eine weitere hochsensitive Methode erweitert: die Beschleunigermassenspektrometrie (accelerator mass spectrometry = AMS). Diese AMS ist prädestiniert zur Bestimmung langlebiger Radionuklide (t_1/2 ≥ 100 a), die entgegen der allgemein üblichen Zerfallszählung, nicht durch den eigentlichen Zerfall detektiert werden. Vielmehr werden die noch nicht zerfallenen Nuklide wesentlich effizienter massenspektrometrisch bestimmt. Dabei besitzt die AMS gegenüber der konventionellen Massenspektrometrie den Vorteil, dass sie Störsignale von Molekülionen und Isobaren effektiver unterdrücken kann. Die AMS liefert somit weitaus niedrigere Nachweisgrenzen (20000 Atome/g oder 10^-9 Bq) als die konventionellen Methoden.
Im Gegensatz zu den in Europa gängigen niederenergetischen AMS-Anlagen, die sich weitgehend auf die Bestimmung von ¹⁴C spezialisiert haben, wird die AMS-Anlage des HZDR - DREAMS (DREsden AMS) - als erste moderne Anlage in der EU mit einer Terminalspannung von 6 MV betrieben. Aufgrund der instrumentellen Weiterentwicklungen der AMS, die die Bestimmung von Isotopenverhältnissen im Bereich von 10^-16 nun ermöglichen [1], haben sich die interdisziplinären Applikationsgebiete stark ausgeweitet. Anfänglich bevorzugt untersuchte Proben aus Kosmochemie, Astrophysik und nukleare Daten, werden zunehmend von Proben aus Strahlenschutz, Nuklearsicherheit, Nuklearentsorgung, Radioökologie, Phytologie, Ernährungswissenschaften, Toxikologie und Pharmakologie verdrängt. DREAMS fördert nicht nur die interne Vernetzung der HZDR-Forschungsaktivitäten in der Materialforschung, Strahlenphysik, Radiochemie und Radiopharmazie. Zudem steht DREAMS auch externen Nutzern, insbesondere denen von anderen Helmholtz-Zentren und Universitäten, zur Verfügung. Kommerzielle Proben aus dem Rückbau und der Hydrogeologie runden das DREAMS-Profil ab.
Eine zwingende Voraussetzung für ein erfolgreiches AMS-Labor ist allerdings die Installation radiochemischer Probenpräparationslabore. Die Ansprüche an die chemische bzw. Nuklidreinheit der AMS-Proben sind zwar wesentlich geringer als z. B. die der alpha- oder beta-Spektrometrie und die stark verringerten Probenmengen erleichtern grundsätzlich die Aufbereitung, jedoch muss aufgrund der Nachweisstärke der AMS ein besonderes Augenmerk auf (Kreuz-)Kontaminationen gelegt werden. Erste Projekte aus den Geo- und Umweltwissenschaften mit der TUBA Freiberg, der Uni Rennes, der Uni Bayreuth, der BGR Hannover, dem Alfred-Wegener-Institut, dem GFZ und der Uni Potsdam zeigen, dass der Erfolg etablierter radiochemischer Trennungsgänge u. a. proportional der Laborerfahrung der Probenpräparatoren ist.
Referenzen [1] S. Merchel et al, Nucl. Instr. and Meth. B 266 (2008) 4921.