Beschleunigermassenspektrometrie in Dresden

Beschleunigermassenspektrometrie (AMS, accelerator mass spectrometry) ist eine höchstsensitive Methode um langlebige Radionuklide mit einer Halbwertszeit von einigen Jahren und länger zu messen. Seit Herbst 2011 werden an der AMS-Anlage DREAMS (DREsden AMS, siehe Abbildung), routinemäßig Radionuklide gemessen. Aus der zu analysierenden – bereits chemisch aufbereiteten – Probe werden in einer Cäsium-Sputterionenquelle negative Ionen (Moleküle oder Atome) extrahiert. Diese einfach negativ geladenen Ionen werden in einem Niederenergie-Massenspektrometer nach Energie und Impuls analysiert und gelangen nachfolgend in den Tandembeschleuniger, wo sie durch eine positive Hochspannung (bis zu 6 MV) beschleunigt werden. Beim Durchgang durch ein Argon-Stripper-Gas werden Elektronen abgestreift, dadurch Moleküle zerstört, und die nun positiven Ionen ein zweites Mal beschleunigt. Im Hochenergie-Massenspektrometer werden die Radionuklide dann mit einem geeigneten Detektionssystem (u. a. einer Ionisationskammer) identifiziert. Mit diesem Aufbau lassen sich Isobare sehr effizient, sowie molekularer Untergrund vollständig unterdrücken.
Momentan werden an DREAMS Routinemessungen der Nuklide ¹⁰Be, ²⁶Al, ³⁶Cl, ⁴¹Ca und ¹²⁹I – meist in Kooperation mit externen Partnern - durchgeführt [1,2]. Die Nachweisgrenze liegt im Bereich von 10^-15 – 10^-16 Radionuklid zu stabilem Nuklid.
Um DREAMS weiterzuentwickeln wurde erfolgreich eine Ionenquelle für volatile Ionen - wie Chlor und Iod - entwickelt, die ein geringes Übersprechen (kurz- sowie langfristig) zeigt [3]. Eine Ionenquelle, die effizienter die wertvollen Proben ionisieren soll und damit neue Forschungsbereiche ermöglichen wird, ist gerade in Entwicklung [4].

Ref.: [1] S. Akhmadaliev et al., NIMB 294 (2013) 5. [2] G. Rugel et al., NIMB 370 (2016) 94. [3] S. Pavetich et al., NIMB 329 (2014) 22.
[4] BMBF-Verbundprojektforschung 05K16MG1 (H. Hofsäß, U Göttingen) & 05K16KTB (J. Feige, TU Berlin).