Analytik mit Neutronen

Prompte Gamma Aktivierungsanalyse (PGAA) der Universitäten Köln und Bern am FRM II. Foto: Andreas Heddergott / TUM.

Der hohe Neutronenfluss ermöglicht auch analytische Anwendungen wie beispielsweise die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA). Diese ist die derzeit empfindlichste Methode zur Bestimmung von Spurenelementgehalten in einer breiten Palette von Materialien und spielt in der Analytik eine nicht mehr wegzudenkende Rolle. Kleine Spuren von Fremdatomen werden durch die Absorption von Neutronen selbst radioaktiv und emittieren dann charakteristische Gamma-Strahlung, die gemessen werden kann. Durch Vergleich mit einem mitbestrahlten Standard mit genau bekannten Elementkonzentrationen können dann aus den Gamma-Spektren die Elementgehalte der Probe berechnet werden. Möglich sind am FRM II beispielsweise die Bestimmung von 21 verschiedenen Elementen (Na, Ca, K, Sc, Mn, Fe, Co, Rb, Sb, Ba, Cs, La, Ce, Nd, Eu, Tb, Yb, Lu, Hf, Ta, Pa).

Eine Variante der NAA ist die Prompte Gamma-Neutronenaktivierungsanalyse (PGAA), die die gleichzeitig mit der Neutronenbestrahlung freigesetzte Gammastrahlung misst. Diese Methode wird am FRM II hauptsächlich eingesetzt.

Die Anwendungsgebiete der Neutronenaktivierungsanalyse sind ausgesprochen vielseitig und reichen von der Untersuchung prähistorischer Keramik über geologische und petrochemische Proben bis hin zu Experimenten aus der fundamentalen Physik und der Erforschung des Universums.

Für NAA und PGAA stehen am FRM II folgende Geräte bereit: