Höchste Selektivität in der Resonanzionisations-Massenspektrometrie – spektroskopische Grundlagen und analytischer Nachweis von ⁴¹Ca
Christopher Geppert (Institut für Physik)

<p>Die Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) kann zum hochselektiven Ultraspurennachweis seltenster Isotope verwendet werden. In der Arbeitsgruppe LARISSA wird die Methode zur Realisation höchster Isobaren- und Isotopenselektivität im Bereich von 10¹² und darüber weiterentwickelt. Hierbei wird die kohärente mehrstufige Anregung mittels schmalbandigem Laserlicht eingesetzt, wobei für den Ionisationsschritt entweder die schmalbandige Anregung eines autoionisierenden Zustands oder die nichtresonante Photoionisation zum Einsatz kommt. Eine breite Basis von laserspektroskopischen Voruntersuchungen sowie die Interpretation von Spektren für mehrstufige optische Anregungsprozesse ist Voraussetzung zum erfolgreichen analytischen Einsatz. Der Aufbau wurde speziell für den Nachweis des langlebigen Ultraspuren-Isotops ⁴¹Ca optimiert, das in der Natur mit einer relativen Häufigkeit von nur etwa 10^-15 des Gesamt-Calciums vorkommt.</p>

<p>Die erzielten Spezifikation können mit den beiden möglichen Alternativverfahren, AMS (Accelerator Mass Spectrometry) und ATTA (Atom Trap Trace Analysis), konkurrieren; das Verfahren wird damit für eine breite Anwendungspalette in der Ultraspurenbestimmung von ⁴¹Ca einsetzbar.
Dies betrifft z.B. umweltrelevante Untersuchungen an Material aus kerntechnischen Anlagen, Studien zur Bestimmung von Wirkungsquerschnitten von Spallationsreaktionen Fe(p,X)⁴¹Ca für kosmogene Fragestellungen, sowie bio-medizinische Tracer-Isotopenstudien zur Osteoporose- Prävention und Behandlung. </p>