Themen-Schwerpunkte

Herkunftsbestimmung von vulkanischem Material aus archäologischem Kontext mittels NAA

Im Rahmen eines internationalen Forschungsprogramms über die Synchronisation von Zivilisationen im östlichen Mittelmeerraums im 2. Jahrtausend v. Chr. (SCIEM 2000) wurde eine analytisch-chemische Datenbank für die Identifizierung von vulkanischem Gestein (hauptsächlich Bimsstein) aus archäologischen Grabungen erstellt Diese Datenbank beinhaltet die Analysendaten von 25 Haupt- und Spurenelementen der Vulkanzentren des südägäischen Inselbogens (Milos, Santorini, Nisyros, Giali, Kos), eines Ausbruchs auf Lipari, einer Abfolge von 7 Eruptionen in Kappadokien sowie des jüngsten Bimssteins von Mt. Nemrut in Ostanatolien. Die Instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA) hat sich dabei als geeignete Methode erwiesen, Bimssteinfunde aus archäologischen Ausgrabungen mit der entsprechenden Eruption zu korrelieren Bimsstein hat aufgrund seiner geringen Dichte die Fähigkeit zu  schwimmen. Bei Eruptionen in Meeresnähe werden die ins Meer eingetragenen Bimse von Wind und Meeresströmungen über große Distanzen transportiert und können auch an weit entfernten Küsten gefunden werden..
Bimsstein ist ein schon seit alters her geschätztes Handelsobjekt und diente schon in den frühen Hochkulturen einerseits als Polier- und Schleifmittel, andererseits aber auch als Kultobjekt.

Im Rahmen dieses Themenschwerpunktes konnten bisher über 400 Fundstücke aus Grabungen in Ägypten, Palästina, Israel, Zypern, Griechenland und Türkei ihrem jeweiligen Ausbruch zugeordnet werden. In vielen Fällen konnten damit auch kritische Entscheidungen bezüglich der chronologischen Einstufung der Funde getroffen werden.

Am Beispiel zweier Funde aus Ägina Kolonna (Griechenland) und Megadim (Israel) kann diese Zuordnung mittels chemischen Fingerabdrucks demonstriert werden.

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Konzentrationen der Elemente Eu, Hf, Ta und Th ind ägäischen Bimssteinen und zweier archäologischen Proben aus Aegina Kolonna (Griechenland) und Megadim (Israel)

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Produktion und Bestimmung physikalischer Basisparameter geochronologisch relevanter Radionuklide

Die radioaktiven Isotope 182Hf und 183Hf spielen eine bedeutende Rolle bei der chronologischen Interpretation der Isotopenverhältnisse von Hafnium und Wolfram in terrestrischem, lunarem und meteoritischem Material [1, 2]. Voraussetzung dafür sind ausreichend genaue Werte der für Bildung und Zerfall relevanten Größen Halbwertszeit und Wirkungsquerschnitt für Neutroneneinfang. Mit Hilfe radiochemischer Trennoperationen, der Isotopenverdünnungs- und der Neutronenaktivierungsanalyse konnte bereits 2004 die Halbwertszeit von 182Hf mit hoher Genauigkeit angegeben werden [3]. Erst kürzlich  konnten die Werte für den Einfangsquerschnitt für 30 keV Neutronen experimentell bestimmt werden und in diesem Zusammenhang auch die Halbwertszeit des dabei gebildeten Nuklids 183Hf wesentlich genauer vermessen werden [4, 5].

Die Bestimmung des Neutroneneinfangs-Wirkungsquerschnittes von 182Hf erfolgte durch die Bestrahlung mit Neutronen bekannter Energien und Messung des Aktivierungs-produktes 183Hf. Zur Verfügung standen ca. 15 mg Hf (in Lösung) mit einem Gehalt von 98 Bq (entspricht 12 Mikrogramm) 182Hf. Um eine möglichst ungestörte Messung sicher zu stellen, musste kurz zuvor das Folgeprodukt 182Ta abgetrennt werden, da es über ein sehr linienreiches Gammaspektrum verfügt und damit einen, für die Messstatistik unvorteilhaften, Comptonhintergrund im interessierenden Spektralbereich verursachen würde. Diese Abtrennung erfolgte mittels eines Ionenaustauschers. Als weitere Vorbedingung musste die Halbwertszeit von 183Hf einer präziseren Bestimmung unterzogen werden. Das Ergebnis ist mit 1.018 ± 0.002 h um 4.6 % kürzer und um einen Faktor 8 genauer als der bisher empfohlene Wert. Die Aktivierung wurde am TRIGA Mk II Reaktor des Atominstituts in Wien in einem Trocken-Bestrahlungsrohr außerhalb des Graphitreflektors bei einer thermischen Neutronenflußdichte von 4x1011s-1cm-2 durchgeführt. Eine Aktivierung derselben Proben mit Neutronen im quasistellaren Energiebereich (30 keV) am Van de Graaff Beschleuniger des Instituts für Kernphysik in Karlsruhe mit anschliessender gamma-spektroskopischer Quantifizierung von 183Hf ergab einen Wirkungsquerschnitt von 143 ± 9 mb für den Neutroneneinfang von 182Hf. Die Messungen zur Bestimmung des Wirkungsquerschnitts für thermische Neutronen sind gegenwärtig in Arbeit.


Literatur

[1]   D.-C. Lee & A. N. Halliday, Nature 378 (1995) 177.

[2] T. Kleine, H. Palme, K. Mezger, A.N. Halliday, Science 310 (2005) 1671.

[3]   C. Vockenhuber, F. Oberli, M. Bichler, I. Ahmad, G. Quitté, M. Meier, A. N. Halliday, D.-C. Lee, W. Kutschera, P. Steier, et al., Phys. Rev. Lett. 93, 0172501 (2004).

[4]   C. Vockenhuber, I. Dillmann, M. Heil, F. Käppeler, N. Winckler, W. Kutschera, A. Wallner, M. Bichler, S. Dababneh, S. Bisterzo, R. Gallino, Physical Review C 75 (2007) 015804.

[5] C. Vockenhuber, M. Bichler, W. Kutschera, A. Wallner, I. Dillmann, F. Käppeler, Physical Review C 74 (2006) 057303.

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Gammaspektrometrische Präzisionsmessungen an kosmogenen Radionukliden

Gammaspektrometrische Untersuchungen mit hoher Anforderung an Genauigkeit wurden im Rahmen der Halbwertszeitbestimmungen für 182Hf und 183Hf durchgeführt. Spezielle Messanordnungen und Probenhalterungen wurden angefertigt und mit standardisierten Radionuklidlösungen kalibriert. Die Resultate führten zu einer wesentlich genaueren Kenntnis der Halbwertszeiten der genannten Nuklide. So kann der Wert für 182Hf jetzt mit 8,90 ± 0,09 x 106 Jahren angegeben werden (früher: 9 ± 2 106 Jahre)[1]. Für 183Hf ist das Ergebnis mit 1.018 ± 0.002 h um 4.6 % kürzer und um einen Faktor 8 genauer als der bisher empfohlene Wert [2].

hwzhf.pdf

Gammaspektrometrische Serie zur Neubestimmung der Halbwertszeit von 183Hf

Literatur:

[1]   C. Vockenhuber, F. Oberli, M. Bichler, I. Ahmad, G. Quitté, M. Meier, A. N. Halliday, D.-C. Lee, W. Kutschera, P. Steier, et al., Phys. Rev. Lett. 93, 0172501 (2004).

[2]   C. Vockenhuber, M. Bichler, W. Kutschera, A. Wallner, I. Dillmann, F. Käppeler, Physical Review C 74 (2006) 057303.

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Verpackung des „nicht-radioaktiven" Glühstrumpfs

Radionuklidbestimmungen in Umweltproben

Der Nachweis von Radioaktivität in Umweltproben hat nicht zuletzt wegen der kritischen Haltung der österreichischen Bevölkerung einen besonderen Stellenwert in unserem Forschungsspektrum. Unser Messapparaturen sind geeignet sowohl natürliche als auch künstliche radioaktive Stoffe nachweisen zu können. Das Probenmaterial selbst kann nahezu beliebiger Zusammensetzung sein, die Möglichkeiten reichen von Lebensmitteln über Bodenproben bis zu Handelsgütern. Ein besonders krasses Beispiel für die Missachtung gesetzlicher Vorschriften wurde im Jahr 2006 aufgedeckt[1]:

Mit der Erfindung des Gasglühlichts durch Carl Auer von Welsbach [2, 3] am Ende des 19. Jahrhunderts wurde die Ära der modernen Beleuchtungsmittel eingeleitet. Er fand mit 99% §ThO2 und 1% §CeO2 das ideale Stoffverhältnis, das seinen Glühstrümpfen lange Lebensdauer und hohe Strahlkraft garantierte. Das Gasglühlicht wird heute vor allem noch bei Camping-Gaslaternen eingesetzt. Bis vor wenigen Jahren wurde die genannte Rezeptur beibehalten, bis alternative, nicht-radioaktive Glühstrümpfe den westlichen Markt weitgehend eroberten.
        In Österreich war 2006 ein Glühstrumpf (Abb. 1) erhältlich, der in sieben verschiedenen Sprachen und mit einem durchgestrichenen Radioaktivitätssymbol als nicht-radioaktiv deklariert wird - ein Betrug, wie sich bereits bei einfachen Messungen mit einem Proportionalzähler herausstellte. Um den zuständigen Behörden die nötigen Fakten liefern zu können, wurde der Glühstrumpf Objekt genauer Untersuchungen.
Der Thoriumgehalt (rund 250 mg pro Strumpf!) wurde mittels INAA bestimmt, die 232Th-Tochternuklide (-spektrometrisch (im Bereich von kBq/Strumpf) bestimmt. Weiters wurde der wasserlösliche Anteil der Radionuklide durch Laugung bestimmt. Dabei konnte bewiesen werden, daß Thorium vom Strumpf nur zu 0,4% in Lösung geht, die Tochternuklide hingegen zu rund 90%. Die schlechte Thorium-Wasserlöslichkeit erklärt sich durch den Stand der Technik bei der Herstellung von Glühstrümpfen, bei der nach der Laugung mit Thorium- und Cernitrat die Salze durch alkalische Reagenzien als Hydroxide auf der Faser fixiert werden [4].
        Die Herkunft der Glühstrümpfe ist unbekannt. Der Hersteller ist weder auf der Verpackung angeführt, noch wurde seine Identität von der Geschäftsleitung bekannt gegeben. Inoffiziellen Vermutungen aus dem Ministerium zufolge, könnten die Glühstrümpfe in Ägypten hergestellt worden sein.
        Die „nicht-radioaktiven" Glühstrümpfe sind nicht nur Betrug am Kunden sondern auch als Wettbewerbsverzerrung zu betrachten. Die falsche Kennzeichnung wiegt den Kunden in trügerischer Sicherheit und fördert den sorglosen Umgang mit diesem Produkt. Die Freigrenzen der österreichischen Strahlenschutzverordnung werden durch die Aktivitäten bei weitem überschritten. Das gefälschte Umweltgütesiegel „Der grüne Punkt" täuscht eine nicht gegebene Umweltverträglichkeit vor (wenngleich Der grüne Punkt per Definition nur die Wiederverwertbarkeit der Verpackung auszeichnet). Daß es sich um eine Fälschung handelt, ist beim genauen Betrachten eindeutig: Das Symbol wird vom Schriftzug „Der grüne Punk" (sic!) umrandet (Abb. 2).
        Die österreichischen Behörden wurden von den Autoren informiert und haben das Produkt trotzdem nicht sofort vom Markt verbannt.

Gefälschtes Umweltzeichen „Der Grüne Punk(t)" auf der Verpackungsrückseite

Literatur:

[1]   K. Poljanc, G. Steinhauser, J. H. Sterba, K. Buchtela, M. Bichler, Beyond low-level activity: On a  non-radioactive gas mantle,  Science of the Total Environment (2006) in print.

[2]   C. Auer von Welsbach, Leuchtkörper für Incandescenzgasbrenner. Deutsches Reichspatent 39162 (1885).

[3]   C. Auer von Welsbach, Glühkörper. Deutsches Reichspatent 39162  (1891).

[4]   W. Stoll, Thorium and thorium compounds. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Electronic Release, 7th ed., chap. 9, Wiley-VCH, Weinheim (2000).

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Aktivierungsanalytische Bestimmung von Spurenelementen in Lebensmitteln

Die zunehmende Marktpräsenz von Nahrungsmitteln, deren Preis nur über esoterische Argumentation gerechtfertigt werden kann, hat uns zu folgender Untersuchung angeregt. Auf dem Markt kann seit einigen Jahren ungereinigtes, naturbelassenes Salz aus teilweise exotischen Regionen gekauft werden. Einige Hersteller preisen den hohen Spurenelementgehalt (und folglich positive gesundheitliche Auswirkungen) ihrer Produkte an, wobei genaue Angaben hinsichtlich dieser Konzentrationen auf den Packungen in der Regel zu vermissen sind. Ziel dieser Untersuchung ist es, den Gehalt an Spurenelementen in verschiedenen Stein-, See-, Meer- und Siedesalzproben zu quantifizieren. Die Proben für diese umfassende Studie (bislang 39 Proben) stammen aus verschiedensten Teilen der Welt, der Großteil des Probenmaterials wird in Kooperation mit Firmen in Österreich, Deutschland, der Schweiz, Pakistan, Tibet und der Ukraine zur Verfügung gestellt. Die vergleichende Analyse erfolgt mittels Neutronenaktivierungsanalyse, wobei alle Bestrahlungsarten Anwendung finden: Die Langzeitbestrahlung im Zentralen Bestrahlungsrohr zur Detektion der langlebigen Nuklide ebenso wie die “langsame³ und “schnelle³ Rohrpostanlage zur Bestimmung der kurzlebigen Radioisotope. Es werden allerdings nicht nur die Gesamtgehalte an Spurenelementen bestimmt: Um eine Abschätzung der Bioverfügbarkeit dieser Spurenelemente zu ermöglichen, werden die Salzproben in verdünnter Salzsäure (Konzentration analog der Magensäure) gelöst und nichtlösliche (also nicht bioverfügbare) Anteile abfiltriert. Das “bioverfügbare" Salz wird dann ebenfalls untersucht. Das Resultat ist ernüchternd:

Eine ganze Reihe von Elementen konnte nachgewiesen werden: Al, Ba, Br, (Ca), Ce, Cl, Co, Cr, Cs, Eu, Fe, Hf, La, Mn, Na, Rb, Sb, Sc, Sm, Sr, Ta, Tb, Th, und Zn, einige davon allerdings nur in einzelnen Proben. In praktisch allen Proben war der Spurenelementgehalt zu niedrig um einen relevanten Beitrag zur Ernährung gelten zu können. Das Salz trägt somit in den ernährungsphysiologisch zuträglichen Mengen nur zur Versorgung mit den Elementen Natrium und Chlor bei. Aus analytischer Sicht gibt es daher keinen Grund, ungereinigtes Salz zu sich zu nehmen, im Gegenteil, es kann dabei sogar zur Zufuhr toxischer Schwermetalle wie z.B. Chrom kommen.


Literatur:

[1]   Neutron Activation Analysis of Sea-, Lake-, and evaporated salt, G. Steinhauser, J.H. Sterba, K. Poljanc, M. Bichler, K. Buchtela, Czech J. of Physics, in print.

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Herstellung und Einsatz radioaktiver Tracer

Um Stoffwechselvorgänge an Pflanzen zu beobachten, können radioaktiv markierte Nährstoffe eingesetzt werden, da sie in der selben Art und Weise aufgenommen und metabolisiert werden wie nicht aktive Stoffe[1]. Karnivore ("Fleischfressende") Pflanzen verwerten ihre Beute als Ersatz für Nährstoffe, die ihnen der karge Boden ihres bevorzugten Standortes nicht liefern kann. Seit Justus v. Liebig ist bekannt, daß die pflanzlichen Hauptnährelemente N, P und K sind. Bisherige Untersuchungen über die Aufnahme von Düngestoffen in karnivoren Pflanzen konzentrierten sich auf den in Proteinen gebundenen Stickstoff. In einer Kooperation mit dem Institut für Ökologie und Naturschutz der Universität Wien wurde erforscht, ob Karnivore auch K+-Ionen aus der Beute aufnehmen. Als Versuchsobjekt für diese Untersuchung wurde der Zwergkrug (Cephalotus follicularis) herangezogen. Diese Art bildet neben Laubblättern auch flüssigkeitsgefüllte Kannen aus, in denen kleine Tiere gefangen und verdaut werden. Eine geeignete Kaliumverbindung (Kaliumnitrat) wurde im TRIGA Mark II Reaktor des Atominstituts in Wien aktiviert, in der Kannenflüssigkeit gelöst und den Pflanzen verfüttert. Durch Detektion der Gammastrahlung im Pflanzengewebe konnte in dieser Versuchsreihe die Aufnahme von Kalium in fleischfressende Pflanzen erstmals bewiesen werden.


Lieratur:

[1]G. Steinhauser, W. Adlassnig1, M. Peroutka, A. Musilek, J. H. Sterba, M. Bichler, I.K. Lichtscheidl, Application of radiotracers in an exotic  eld of botany: How to feed carnivorous plants, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry (2006) in print


Kooperation mit: W. Adlassnig, M. Peroutka
Universität Wien, Institut für Ökologie und Naturschutz, Abteilung Zellphysiologie und Wissenschaftlicher Film

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Entwicklung neuer Methoden auf dem Gebiet der Neutronenaktivierungsanalyse

Der Aktivierungsanalysator des Atominstituts in Wien verbindet eine schnelle Rohrpost, ein Hochzählratensystem und eine automatische Auswertung zu einem effizienten Sytsem für die vollautomatische Aktivierungsanalyse von kurzlebigen Radionukliden [1]. Zur automatischen Berechnung der Konzentrationen wird eine Bibliothek von modifizierten Sättigungsaktivitäten (Asp-values) benutzt, die bis jetzt durch die Messung und Auswertung vieler Standard Reference Materials aufgebaut wurde. Da der Aktivierungsanalysator mit großen Probenvolumina arbeitet (5 ml), ist die Messung eines neuen Wertes bzw. die Umstellung der Bibliothek auf eine andere Geometrie und/oder Reaktorkonfiguration nicht nur zeitlich sondern auch finanziell aufwendig. Versuche, die entsprechenden Werte aus der Literatur zu benutzen, um Asp-values zu berechnen scheitern meist an den oft beachtlichen Fehlern der publizierten Werte. Als Alternative würde sich der Einsatz der k0-Methode [2] anbieten. Allerdings arbeitet die Steuerungs- und Auswertesoftware aus Echtzeitgründen nur unter DOS. Außerdem würde eine externe und separate Messung von Flussmonitoren für jede Messung die Einfachheit und Schnelligkeit der Methode massiv beeinflussen. Als Ausweg wurde angedacht, eine Umrechnung von k0-Werten in Asp-Werte anzuwenden. Damit könnten auf einfache Weise die schon vorhandenen k0-Werte in die bestehende Bibliothek integriert werden. Seit der Version 3.12 der IAEA k0-Auswertesoftware [3] ist das Programm in der Lage die Asp-Werte auszugeben. Dazu ist natürlich eine Flusscharakterisierung sowie eine Kalibrierung der Detektorgeometrie notwendig. Erste Messungen konnten aufzeigen, dass in der Berechnung der Asp-Werte durch die Software noch einige Fehler waren, die aktuelle Version stimmt inzwischen mit den gemessenen Asp-Werten gut überein.

Damit ist es nun möglich, durch eine entsprechende Charakterisierung der Bestrahlungsposition sowie der Kalibrierung der Detektor-Geometrie die Bibliothek des Aktivierungsanalysators um Werte aus der k0-Bibliothek zu erweitern. Durch Messungen konnte gezeigt werden, dass die Messung und die Berechnung der Asp-Werte equivalent sind, da die Berechnung alle wichtigen Faktoren (Selbstabschirmung,...) berücksichtigt.

In weiterer Folge ist beabsichtigt, auch den umgekehrten Weg zu beschreiten und aus den gut bekannten Asp-Werten k0-Werte, speziell für kurzlebige Radionuklide zu erzeugen.


Literatur

[1]   G.P. Westphal et al., J. Radioanal. Nucl. Chem.  271, 145 (2007).

[2]   F. De Corte, The k0-standardization method, a move to the optimisation fo neutron activation analysis, PhD-Thesis, Rijksuniversiteit Gent (1987).

[3]   M. Rossbach, M. Blaauw, Nucl. Instrum. Meth. A, 564, 698 (2006).

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Entwicklung neuer Methoden auf dem Gebiet radiochemischer Trennungen

Ein Beispiel für eine derartige Trennung ist die Entwicklung des Präparationsganges zur Extraktion von §182Ta aus Hf-Regelelementen des ASTRA -Reaktors Seibersdorf

Im Zuge der Vorversuche zu den Messungen an 182Hf und 183Hf wurde ein 182Hf Standard aus den im Seibersdorfer Reaktor jahrelang eingesetzten Hafnium-Regelstäben hergestellt. Diese Regelstäbe bestehen aus einer Hf-Ta Legierung und eine ca 15g schwere Probe bewirkte hauptsächlich infolge der Aktivität von 182Ta eine Dosisleistungvon 10mSv/h an der Oberfläche. Diese störende Aktivität musste vor weiterer Verwendung des Materials entfernt werden. Dies geschah durch Lösung  in HF und anschliessender Extraktion als Heptafluorotantalat [TaF7]2- mittels Tributylphosphat in n-Heptan in mehreren Schritten. Tantal wird in Analogie zum PUREX-Prozess in H2O rückextrahiert, durch Zusatz von Ammoniaklösung gefällt, filtriert und entsorgt. Die verbleibende Lösung enthält Hafnium inklusive aller aktivierten Isotope sowie einige, massenspektrographisch unproblematische Nuklide. Die Hauptaktivitäten sind 175Hf und 60Co. Mit diesem Präparat wurden die Vorversuche für die Beschleuniger-Massenspektrometrie von §182Hf und der nachfolgenden Neubestimmung seiner Halbwertszeit durchgeführt.

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Aktivierungsanalytische Charakterisierung von Materialien ("chemical fingerprints")

Bei archäologischen Ausgrabungen in Milet unter der Leitung von W.-D. Niemeier (Universität Heidelberg) wurden in Schichten mit einem Alter von 3500 bis 5500 Jahren unter anderem vier Obsidianartefakte gefunden. Es handelt sich um Klingen aus Obsidian, vulkanischem Glas, die offensichtlich als Werkzeug Verwendung fanden und damals bekanntermassen weit verbreitet waren. Da in der unmittelbaren Umgebung dieser Siedlung keine Obsidianvorkommen existieren, stellte sich die Frage nach der Herkunft des Rohmaterials. Mögliche Quellen befinden sich in der südlichen Ägäis, auf den Äolischen Inseln und im anatolischen Hinterland. Zur Klärung dieser Frage sollte die Zusammensetzung, der “chemische Fingerabdruck”, herangezogen werden. Als Vergleichsmaterial dienten Proben von Milos, Giali (Ägäis) und Lipari (Italien).

Von den Vorkommen auf Milos wurde jeweils ein repräsentativer Probensatz über das gesamte Vorkommen gezogen, von Lipari standen zwei, von Giali eine Probe zur Verfügung. Mittels Aktivierungsanalyse wurden in zwei Bestrahlungs- und vier Messdurchgängen die Konzentrationen der Elemente Na, Al, K, Sc, Cr, Mn, Fe, Co, Zn, As, Rb, Sr, Zr, Sb, Cs, Ba, La, Ce, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Yb, Lu, Hf, Ta, Th, und U bestimmt. Hierbei wurde auch untersucht, in wie weit die beiden Vorkommen auf Milos erstens homogen und zweitens unterscheidbar sind. Die Vorkommen befinden sich bei Agia Nychia (Kap Bombarda) und am Höhenzug Demenegakion, etwa 8 km voneinander entfernt auf der östlichen Hälfte der Insel Milos. Da sie in keinem unmittelbaren petrogenetischen Zusammenhang stehen, war eine Untersuchung bezüglich aller, mittels Routine-NAA bestimmbarer Elemente erforderlich.

Die vier untersuchten Quellen (Milos Ag. Nychia, Milos Demenegakion, Lipari und  Giali) konnten anhand einiger Elemente genau unterschieden werden. Sogar die beiden Vorkommen auf der Insel Milos lassen sich anhand der Cobalt-, Scandium- und Eisen-Konzentrationen eindeutig differenzieren. Mittels NAA gewonnene Literaturdaten stimmen, so vorhanden, mit den Ergebnissen in dieser Arbeit perfekt überein [1]. In anderen Publikationen werden für ähnliche Fragestellungen die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) oder die Inductively Coupled Plasma Massenspektroskopie (ICP-MS) herangezogen [2,3]. Die erhaltenen Spurenelementkonzentrationen weichen gelegentlich von denen mittels NAA gewonnenen ab.

Obsidian aus Milos war bis in die Bronzezeit im gesamten ägäischen Raum ein begehrtes Rohmaterial und weitverbreitet. Die Vermutung stand im Raum, daß die vier in Milet gefundenen Artefakte ebenfalls melischen Ursprungs seien. Mit Hilfe der INAA konnte diese Annahme bestätigt und weiters festgestellt werden, daß drei Artefakte aus der westlichen Quelle (Ag.Nychia) und  eines vom östlichen Teil der Insel (Demenegakion) stammen.

Als Ergebnis dieser Arbeit kann zusammengefaßt werden: Die bezüglich ihrer Hauptelement-zusammensetzung recht ähnlichen Obsidianquellen können mit Hilfe der Spurenelementkonzentrationen eindeutig klassifiziert werden. Die Neutronenaktivierungsanalyse eignet sich aufgrund der Breite des bestimmbaren Elementspektrums hervorragend für diese Aufgabe und könnte durchaus zu einer umfassenden Klassifizierung und Katalogisierung aller archäologisch relevanten Obsidianvorkommen herangezogen werden.


Literatur: 

[1] Blackman J., Archaeologia transatlantica (1986) 276-289.

[2] Renfrew C., Dixon J.E., Cann J.R.Proc. Prehistoric Soc. 32 (1966) 30-72.

[3] Gratuze B., Barrandon J.N., Isa K.Al., Cauvin M.C. Archeometry 35/1 (1999) 11-21.

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Radiochemische Untersuchung des Adsorptionsverhaltens von Elementen an silikatischen Gläsern

Die Suche nach deutlichen Zeichen vulkanischer Eruptionen in exakt datierbarem biologischen Material, wie zum Beispiel Jahresringen in Bäumen oder Tropfsteine wird schon seit einiger Zeit intensiv betrieben. Obwohl die Reaktionen von Jahresringen auf klimtaologische Veränderungen schon gut verstanden werden, war es bis jetzt unmöglich, vulkanische von anderen klimatisch aktiven Ereignissen zu unterscheiden. Kürzlich publizierte Ergebnisse über veränderlichen Ba-Gehalt in Böden und die unerwartete hohe Mobilität von Ba während vulkanischer Ereignisse deuten darauf hin, dass Vulkanasche die Spurenelementkonzentrationen in Böden beeinflussen kann.
Um diese Anreicherung besser verstehen zu lernen wurden verschiedene Laugungsexperimente mit Tephra durchgeführt. Durch die einfache Probenvorbereitung und die Trennung von aktivierter Asche von anderen Kontaminationen bietet sich die Anwendung der INAA für diese Problemstellung an.
Mehrer Tephra-Proben bekannter Zusammensetzung wurden aktiviert und anschließend mit verschiedenen Lösungen und Lösungsmitteln gelaugt. Bei Auswahl der Laugungsmittel wurde sowohl die Reproduktion einer realistischen Situation, wie die Laugung durch Meeres- oder Regenwasser als auch die Quantifizierbarkeit der Resultate berücksichtigt.

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Untersuchungen der Haupt- und Spurenelemente in Holz

Besonders in den letzten Jahren haben sich die genau datierbaren Jahresringe von verschiedenen Baumarten als verlässliches und weit in die Vergangenheit reichendes Archiv verschiedenster Umwelteinflüsse etabliert. Alleine durch das Abzählen und Vermessen dieser Jahresringe können hochinteressante Informationen über Veränderungen des Klimas gewonnen werden. Allerdings ist es zur Zeit noch nicht oder nur sehr beschränkt möglich, diese Veränderungen bestimmten klimatisch wirksamen Ereignissen, wie zum Beispiel vulkanischen Eruptionen, zuzuordnen.

Da ein Baum seine Nährstoffe natürlich aus seiner unmittelbaren Umgebung bezieht, ist es nur logisch, dass die Konzentration bestimmter, für den Boden charakteristischer Spurenelemente im Holz Aufschluss über die nähere Umgebung des Baumes liefern kann. Damit sollte eine Herkunftsbestimmung eines archäologisch interessanten Holzes möglich werden. Unentbehrlich wird eine derartige Standortbestimmung, wenn Hölzer unbekannter Herkunft in ein dendrochronologisches System eingefügt werden sollen [http://www.univie.ac.at/vias/dendrochronologie.html].

Überdies ist es möglich, dass die Spurenelement-Zusammensetzung der Jahresringe auch Informationen über kurzfristige Veränderung der näheren Umgebung des Baumes liefern kann. So könnte die durch einen Vulkanausbruch verursachte Spurenelement-Verteilung im Boden durchaus durch den Baum aufgenommen und so in einem verlässlich datierbaren Kontext gespeichert werden.

Zur Zeit laufen Untersuchungen zu den idealen Messverfahren für die Untersuchung von Haupt- und Spurenelementen in Holz, sowie deren Verteilung in den Jahresringen.

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