Wird ein Geb¨aude errichtet, so sind die Oberfl¨achen der Bausteine dem Licht ausgesetzt und ein vorhandenes Lumineszenzsignal wird gebleicht. Nachdem die Steine aufeinandergesetzt und die Seiten vom Licht abgeschottet wurden, kann sich ein neues Signal aufbauen. Wenn dieses Signal gemessen und mit einer Dosis korreliert werden kann, l¨aßt sich bestimmen, wie alt ein Bauwerk ist. In analoger Weise kann auch der Einsturz eines Geb¨audes oder ein Felssturz datiert werden.
An der Forschungsstelle Arch¨aometrie wird seit mehreren Jahren ein Projekt zur Datierung von Gesteinsoberfl¨achen durchgef¨uhrt (Habermann 2000).
Problematisch ist aber nicht nur die Bestimmung der in den Mineralen gespeicherten Dosis sondern auch die der Dosisleistung. Oberfl¨achen sind Grenzfl¨achen, so daß Gradienten in den Nuklidgehalten zu erwarten sind. Gleichzeitig k¨onnen die g¨angigen Labor-Meßverfahren nicht angewandt werden, weil die Gesteine in der Korngr¨oße und Mineralzusammensetzung stark in-homogen und die Probenvolumina damit nicht repr¨asentativ sind. Von Greilich und Wagner (2002) wird deshalb der Ansatz verfolgt, die lokal in den K¨ornern gespeicherte Dosis mit einer Aufl¨osung von wenigen µm zu bestimmen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollte unter-sucht werden, ob sich mit den α-Al2O3:C-Dosimetern die Dosisleistung an einer Oberfl¨ache in Abh¨angigkeit vom Ort feststellen l¨aßt.
Die Bestimmung der Dosisleistung an einer Oberfl¨ache mit beliebiger mineralischer Zusammen-setzung erfolgte in Zusammenarbeit mit J. Habermann. Als Referenzmaterial wurde Nussi benutzt. Zum Schutz gegen Licht und α-Strahlung wurden die Dosimeter wieder in eine d¨unne schwarze Plastikfolie gepackt. Die Tabletten wurden dabei nicht vergraben, sondern sie wurden in dem schon fr¨uher erw¨ahnten Eimer mit Nussi oben aufgelegt. Mittels sechs Tabletten wurde eine Wachstumskurve aufgebaut. Statt von jedem Datenpunkt einzeln den Untergrund abzuzie-hen, wurde zus¨atzlich eine Untergrund-Wachstumskurve ermittelt. Dazu wurden drei Tabletten auf Styroporunterlagen gelegt, um die Dosimeter von einer Seite abzuschirmen, und so bei glei-cher Bestrahlungsgeometrie die im Raum vorhandene Strahlung zu messen. Alle Signale wurden auf eine 7 min dauernde Bestrahlung mit der 137Cs-Quelle normiert. Als Referenzkurve diente die Differenz aus beiden Geraden. Gleichzeitig wurden zw¨olf Dosimeter f¨ur 13 bzw. 14 Tage auf Granitfließen der Dicke 5 mm mit unterschiedlicher mineralischer Zusammensetzung gelegt (siehe Abbildung 9.1). Die resultierenden TL-Signale wurden gemessen, normiert und nach Untergrundabzug mit der Nussi-Wachstumskurve verglichen.
Abbildung 9.1: Granitfließen P2, P3 und P4 (von links nach rechts) als Testoberfl¨achen zur Dosisleistungsbestimmung. Die Stellen, an denen die Dosimeter plaziert waren sind mit weißen Kreisen markiert.
Die Platten sind in der Arbeit von Habermann (2000) ausf¨uhrlich beschrieben. Die Platten 2 und 3 enthalten demnach Kalifeldsp¨ate mit einem Kaliumgehalt von 14 % . Dadurch k¨onnen die Dosisleistungen lokal 15.5 mGy/a bzw. 16.3 mGy/a betragen. P4 enth¨alt keine Kalifeldsp¨ate und es wird deshalb eine mittlere Dosisleistung von 0.29 mGy/a erwartet.
Probe Dosisleistung Fehler
mGy/a mGy/a
P2–1 9.50 1.12
P2–2 11.75 1.36
P2–3 13.85 1.60
P2–4 4.14 0.55
P3–1 11.38 1.32
P3–2 9.14 1.08
P3–3 13.27 1.53
P3–4 12.77 1.48
P4–1 11.30 1.31
P4–2 2.51 0.40
P4–3 7.63 0.91
P4–4 5.48 0.68
Tabelle 9.1: Mitα-Al2O3:C-Tabletten ge-messene Dosisleistungen an verschiedenen Stellen von Granitfließen.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 9.1 aufgelistet. Der Fehler ergibt sich nach dem Gaußschen Feh-lerfortpflanzungsgesetz aus dem statistischen Fehler der TL-Signale und dem Fehler des linearen Fits der Wachstumskurve. Bei Platte 2 liegen die Ergebnisse im erwarteten Dosisleistungs-bereich. Die Tabletten 2 und 3 wurden direkt auf großen Feldsp¨aten plaziert, w¨ahrend f¨ur Tablette 4 ein Bereich mit m¨oglichst wenig Feldsp¨aten ausgew¨ahlt wurde. Bei Platte 3 ist ei-ne solche Korrelation nicht mehr zu erkenei-nen; gerade Tablette 3 mit dem h¨ochsten Ergebnis befand sich gezielt in einem feldspatarmen Bereich. F¨ur Platte 4 werden sogar ¨ahnlich große Dosisleistungen gemessen, obwohl nahezu keine radioaktiven Nuklide enthalten sind.
Die hohen Werte f¨ur Platte 4 k¨onnen dadurch erkl¨art werden, daß die Granitplatten zusammen aufbewahrt wurden und die Dosimeter der Gammastrahlung aller Platten ausgesetzt waren. Da sich aber die Tabletten auf Styropor in einem anderen Raum befanden, war die Untergrundkor-rektur zu niedrig. Zus¨atzlich ist ein Vergleich mit den im Eimer bestrahlten Dosimetern kritisch, da sich die Bestrahlungsgeometrien stark unterscheiden. W¨ahrend bei dem Eimer die Strahlung fast aus dem vollen Halbraum stammt, besteht die Platte nur aus einer d¨unnen Schicht. Die Ergebnisse der Platte 2 zeigen aber eine deutliche Korrelation mit derβ-Dosisleistung der Feld-sp¨ate. Die Abweichenden Werte von Probe 3 k¨onnten evtl. damit erkl¨art werden, daß sich unter den auf der Oberseite sichtbaren K¨ornern andere Minerale befanden.
Da die Ergebnisse nicht zufriedenstellend waren, wurde der Versuch mit thin layer Dosimetern wiederholt. Mehrere Dosimeter wurden auf die Platten P2 und P3 gelegt. Als Bezug dienten diesmal nicht Messungen mit dem gesamten Nussi-Eimer. Stattdessen wurden Probenhalter f¨ur die Beta-Z¨ahlung mit Nussi oder Quarz als Referenz bzw. zur Untergrundkorrektur benutzt.
Obwohl die Dosimeter auf Platte 2 gezielt in einem feldspatreichen und einem feldspatarmen Bereich plaziert wurden ergaben sich Werte von 6.14±0.19 mGy/a bzw. 7.89±0.24 mGy/a.
Bei Platte 3 hingegen wurden die stark unterschiedlichen Werte 18.37 ±0.56 mGy/a bzw.
5.42 ±0.16 mGy/a gemessen. Probleme bei der Interpretation der Ergebnisse ergeben sich wieder daraus, daß nur die Mineralzusammensetzung direkt an der Oberfl¨ache und auch nur dem Augenschein nach an der Farbe der K¨orner beurteilt werden kann. Variationen in der Mineralfarbe und im Tiefenprofil sind jedoch m¨oglich.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die mit den Dosimetern bestimmten Dosisleistungen zumindest in der richtigen Gr¨oßenordnung liegen. Ob die Ergebnisse innerhalb der Fehler-grenzen mit den tats¨achlichen Werten ¨ubereinstimmen, kann nicht festgestellt werden, da eine M¨oglichkeit zum Vergleich fehlt. Bei der Bestimmung der Dosisleistung an einer Oberfl¨ache ist es jedoch wichtig, daß die Dosimeter direkt dort plaziert werden, wo sich auch das untersuch-te Korn befand. Die M¨oglichkeit mit α-Al2O3:C-Dosimetern die Dosisleistung ortsaufgel¨ost zu messen wird von Greilich und Wagner (2002) untersucht.