Konstanz 1998 – wissenschaftliches Programm

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MS: Massenspektrometrie

MS 6: AMS, Laserresonanzionisation

MS 6.7: Vortrag

Dienstag, 17. März 1998, 17:30–17:45, R611

Erster lasermassenspektrometrischer Spurennachweis von ⁴¹Ca — •Peter Müller¹, Klaus Blaum¹, Bruce Bushaw², Christopher Geppert¹, Wilfried Nörtershäuser¹, Ernst W. Otten¹, Annette Schmitt¹, Norbert Trautmann³ und Klaus Wendt¹ — ¹Institut für Physik, Johannes Gutenberg-Universität, D-55099 Mainz — ²Battelle Northwest Laboratory, Richland, USA — ³Institut für Kernchemie, Johannes Gutenberg-Universität, D-55099 Mainz

Durch Einsatz der Resonanzionisations-Massenspektrometrie (RIMS) mit kontinuierlichen schmalbandigen Lasern werden Selektivitäten von besser als 10¹³ und Empfindlichkeiten um 10⁻⁷ erreicht, was erstmals den quantitativen Nachweis des Spurenisotops ⁴¹Ca mittels RIMS erlaubt. Das langlebige Isotop ⁴¹Ca (τ_1/2=10⁵a) mit einer natürlichen Häufigkeit von ca. 10⁻¹³ findet Anwendungen in der Medizin, Kosmochemie und Altersdatierung. Die Spurenbestimmung mit der Resonanzionisation erfolgt an einem Ca-Atomstrahl über die Anregungsleiter 4s^2 1S₀ → 4s4p ¹P₁ → 4s4d ¹D₂ mit nachfolgender nichtresonanter Photoionisation. Anschließend wird eine Massentrennung in einem Quadrupolmassenspektrometer durchlaufen, wobei die Resonanzionen untergrundarm in einem Channeltrondetektor nachgewiesen werden. ⁴¹Ca weist durch seinen Kernspin von I=7/2 eine Hyperfeinstruktur auf, die eine starke Reduktion der Nachweiseffizienz bedingt. Durch optisches Hyperfein-Pumpen konnte dieser Effekt vollständig unterdrückt werden, was zu einer drastischen Effizienzsteigerung führt.