DREsden Accelerator Mass Spectrometry (DREAMS): Chemie lässt uns besser träumen!

Die Methode der Wahl zur Bestimmung langlebiger Radionuklide (t_1/2=ka-Ma) ist die Beschleunigermassenspektrometrie (accelerator mass spectrometry; AMS). Die AMS als massenspektrometrische Methode detektiert nicht den Zerfall der Nuklide, sondern als beschleunigte Ionen ähnlich anderer klassischer Ionenstrahlmethoden wie RBS/ERD. Allerdings befinden sich die Proben in der Cs-Sputterionenquelle, so dass eine effiziente negative Ionisierung der Probe absolut erforderlich ist.
Ein zweiter Unterschied ist die zwingend notwendige chemische Probenpräparation, da die Originalproben (H₂O, Gestein, Meteorite, etc.), die ausreichende Gesamtmengen an Radionuklid enthalten, zu groß (100 mg-10 kg) sind. Oder anders formuliert, die Radionuklidkonzentrationen von sub-ppq sind zu gering, um die Analyse typischer 1 mg-AMS-Targets zu ermöglichen.
Zudem leistet die chemische Aufarbeitung den ersten wichtigen Schritt zur Isobarenunterdrückung und entfernt ggf. Radionnuklidkontaminationen anderen Ursprungs. So kann z. B. die Analyse des kosmogen gebildeten ¹⁰Be in Quarz nur erfolgen, nachdem die Proben von der um mehrere Größenordnungen höhere ¹⁰Be-Komponente - aus der Produktion in der Erdatmosphäre - befreit worden sind. Die AMS-Messung dauert nur ca. eine Stunde, wohingegen für die Probenaufbereitung Tage bis Wochen notwendig sind und diese somit ein wichtiges Forschungsfeld ist.
AMS-Anwendungen sind verschiedenartig und fast immer multidisziplinär. Die anfänglich bevorzugt untersuchten Proben aus der Kosmochemie, Astrophysik und für Kernreaktionsdaten, werden zunehmend von Proben aus den Bereichen Erde- und Umwelt, Strahlenschutz, Nuklearsicherheit, Nuklearentsorgung, Radioökologie, Phytologie, Ernährungswissenschaften, Toxikologie und Pharmakologie verdrängt. Am HZDR steht die AMS (inkl. dem Zugang zu dedizierten Chemielaboren) für Entwicklungen und die routinemäßige Bestimmung von ¹⁰Be, ²⁶Al, ³⁶Cl, ⁴¹Ca und ¹²⁹I auch externen Nutzern kostenfrei zur Verfügung (Proposalsystem: www.hzdr.de/ibc).