Alphaspektrometrie

Die Anwendung Alpha-Spektrometrie in der Archäometrie ermöglicht Echtheitsuntersuchungen an Metallartefakten mit dem so genannten Pb-210 Test. Das Bleiisotop mit der Massenzahl 210 (210Pb) ist Bestandteil der natürlichen Uran-Zerfallsreihe, deren Mutternuklid das 238U ist. Die Grundlage des Testes ist die Messung der Radioaktivität des 210Pb.

Viele Erze enthalten geringe Konzentrationen von Uran, das in der Regel im sekundären Gleichgewicht mit 210Pb steht.

Wenn aus Erzen Metalle wie Kupfer, Zinn oder Blei unter Schlackenbildung verhüttet werden, wird somit immer auch radioaktives 210Pb, das vom Metall gegenüber der Schlackenphase bevorzugt wird, im erschmolzenen Wertmetall angereichert, während Uran und Radium vollständig in die Schlacke übergehen. Das auf diese Weise vom  Mutternuklid getrennte 210Pb zerfällt mit einer Halbwertszeit von 22,3 Jahren.

Nach ungefähr 100 Jahren ist die Aktivität nicht mehr messbar. Wird 210Pb in Kupfer oder Bronze nachgewiesen, bedeutet dies, dass zumindest eine der metallischen Komponenten im 20. Jahrhundert oder später hergestellt wurde. Es ist allerdings zu beachten, dass die Abwesenheit von messbarer Aktivität des 210Pb kein Beleg für ein Alter über 100 bis 120 Jahre ist, da altes Metall verwendet worden sein könnte oder vielleicht außergewöhnlich reine Ausgangsmaterialien bei der Metallproduktion eingesetzt wurden.

Die Methode eignet sich allerdings nicht zur Altersbestimmung, da die Konzentration des 210Pb bei der Herstellung des Metalls nicht bekannt ist und in weiten Grenzen schwanken kann. Die Aktivität von 210Pb wird über die Messung des Folgenuklids 210Po, einem Alpha-Strahler, ermittelt. Hierzu wird Po durch einen radiochemischen Trennungsgang von der Matrix separiert und anschließend ein Dünnschichtpräparat durch Autodeposition hergestellt.

 

Ihr Ansprechpartner für weitergehende Fragen:

Prof. Dr. Ernst Pernicka und Dipl.-Arch. Nicole Lockhoff