Detailansicht

Production of a radiocarbon reference material for accelerator mass spectrometry by neutron activation

Thomas Wieninger

Art der Arbeit

Diplomarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Physik

Betreuer*in

Robin Golser

Volltext herunterladen
Volltext in Browser öffnen

DOI

10.25365/thesis.24825

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29538.66408.888253-4

Link zu u:search

(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

The goal of my thesis was to produce a new reference material for radiocarbon dating. Up to now, no reference material in the form of graphite exists. This makes it complicated to determine the quality of AMS-measurements independently from the chemical preparation, as graphitisation is required for all reference materials in order to perform an AMS-measurement. A standard material composed of graphite does not require any sample preparation and can be used directly in the Cs sputter ion source. Any derivation from the nominal value indicates a problem in the AMS-measurement. This is not the case for graphitized samples, because it is impossible to distinguish if the problem occurred during the graphitization or in the AMS-measurement. Our approach was to use dead graphite (i.e. graphite without C-14) and irradiate it with neutrons. This has the advantage that any chemical modification is avoided, which could lead to isotopic fractionation or contamination. The material properties, like grain size, crystal structure, usability for Cs sputter ion sources and the abundance of the stable isotopes, are not altered by the irradiation. Alltogether four materials (M1, M2, M4 and M5) were irradiated at the Atominstitut (Vienna University of Technology). We focused on one of those materials (M2). This allowed us to measure more samples of one material and thus achieve a better statistical resolution. Different tests were performed to verify homogeneity. The raw data were scanned for certain signatures, i.e. Hot-spots, areas with abnormal C-14-concentrations. No such area was found during our investigation, therefore we can conclude: in material M2, with the probability of 95 % there are less than 0.11 regions per milligram graphite powder, which can be classified as regions with abnormal C-14-concentration. Reproducibility tests showed a ``scatter inter turns'' of 0.4 % and a high sensitivity to sample preparation. Further research has to show, whether the scatter inter turns originates only in the sample preparation or if it is a sign for inhomogeneity in the material. Last, the C-14-concentration was determined with the method of Rozanski. The best value for material M2 is a C-14 concentration ratio: 125.5(5) pMC.

Abstract

(Englisch)

Meine Diplomarbeit hatte zum Ziel, ein Standardmaterial für Radiokohlenstoff-Datierungen herzustellen. Bis jetzt gab es kein Standardmaterial aus Graphit. Das machte es schwierig, die Qualität einer AMS-Messung unabhängig von der chemischen Probenaufbereitung zu bestimmen, weil alle Standardmaterialien zuerst graphitisiert werden müssen um in einer AMS Anlage gemessen werden zu können. Ein Standardmaterial aus Graphit erfordert keine chemische Aufbereitung und kann direkt gemessen werden. Jede Abweichung vom Sollwert lässt auf ein Problem in der AMS-Messung schließen. Unser Ansatz war, toten Graphit (d.h. Graphit ohne C-14) mit Neutronen zu bestrahlen. Durch diese Herangehensweise werden chemische Einflüsse auf die Materialeigenschaften, Isotopenfraktionierung sowie Kontaminationen vermieden. Durch eine Neutronenbestrahlung werden die Materialeigenschaften, wie Körnung, Kristallstruktur, Verwendbarkeit für Cs-Sputterionenquellen und das Verhältnis zwischen den stabilen Kohlenstoffisotopen, nicht verändert. Es wurden insgesamt vier Materialien (M1, M2, M4 und M5) erfolgreich am Atominstitut (Technische Universität Wien) bestrahlt. Unsere Untersuchungen fokussierten sich auf ein Material (M2). So war es möglich mehr Proben von diesem einen Material zu messen um eine bessere Statistik zu erhalten. Für die Verifizierung der Homogenität wurden verschiedene Verfahren gewählt, zum einen wurden die Rohdaten auf bestimmte Muster, wie Bereiche mit abweichender C-14-Konzentration, untersucht, jedoch konnten solche nicht gefunden werden. Zum anderen erfolgte ein Vergleich der Streuung(systematische Unsicherheit) des produzierten Materials mit Erfahrungswerten. Über das gesamte vermessene Probenmaterial kann folgende Aussage gemacht werden: Im Material M2 sind mit 95 % Wahrscheinlichkeit weniger als 0.11 Regionen pro Milligramm Graphitpulver enthalten, welche als Bereiche mit abweichender C-14-Konzentration zu klassifizieren sind. Die Untersuchung der statistischen Unsicherheiten zeigte eine durchschnittliche Streuung zwischen wiederholten Messungen an derselben Probe von 0.4 % und eine hohe Sensitivität auf die Probenherstellung. Es bedarf weiterer Nachforschungen, ob die Streuung einzig und alleine durch die Probenherstellung verursacht wird, oder ob sie doch auf eine Inhomogenität im Material hinweist. Zum Schluss wurden die C-14-Konzentration mit der Methode von Rozanski bestimmt. Als besten Wert für das Material M2 erhalten wir ein C-14-Konzentrationsverhältnis von: 125.5(5) pMC.

Autor*innen

Thomas Wieninger

Haupttitel (Deutsch)

Production of a radiocarbon reference material for accelerator mass spectrometry by neutron activation

Paralleltitel (Deutsch)

Herstellung eines Standardmaterials für die Radiokohlenstoff-Datierung für die Beschleuniger-Massenspektrometrie mittels Neutronenaktivierung

Publikationsjahr

2013

Umfangsangabe

VII, 116 S. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Deutsch

Beurteiler*in

Robin Golser

Klassifikation

33 Physik > 33.40 Kernphysik

AC Nummer

AC11116468

Utheses ID

22195

Studienkennzahl

UA | 411 | | |

Detailansicht

Abstracts

Schlagwörter