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Anwendung von nukleare Sonden und Ionenstrahlen in der Archäologie

Einmalige Kunstwerke, handwerkliche Einzelstücke und teure Spezialteile aus der Industrie haben eine Gemeinsamkeit: bei analytischen Untersuchungen sind weder die Entnahme von Proben noch sichtbare oder funktionseinschränkende Veränderungen gestattet. Damit scheiden Messtechniken im Vakuum für Untersuchungen an Unikaten häufig aus.

Vor dem Protonenstrahl an Luft lassen sich auch große und sensible Objekte einfach positionieren. Ein Ensemble spezieller Detektoren nahe dem Messpunkt auf der Oberfläche eines interessierenden Details gestattet die simultane und effektive Erfassung von Signalen aus unterschiedlichen physikalischen Prozessen (PIXE, PIGE, RBS). Kurze Messzeiten und niedrige Strahlströme im Messpunkt (ca. 1 mm2) garantieren zerstörungsfreie Analysen selbst für empfindlichste Kunstwerke, z.B. Aquarelle oder Malfarben auf Glas und Porzellan.

Die "Himmelsscheibe von Nebra", ein Schlüsselfund für die europäische Vorgeschichte, wurde am externen Protonenstrahl des Forschungszentrums Rossendorf untersucht. Die Archäologen interessieren sich für die chemische Zusammensetzung aller Gold-Tauschierungen auf dem Bronzekörper. Ohne Beeinträchtigung des Erhaltungszustandes wurden über 30 Details aus Gold untersucht. PIXE konnte die Konzentrationen der Hauptelemente Au und Ag, Cu (< 1%) erbringen und u. a. Sn als Spurenelement (~ 250 ppm) erkennen.

Durch Variation der Protonenenergie können tiefenabhängige Materialveränderungen aufgeklärt werden. Auch Schichtabfolgen, z. B. Malschichten von Gemälden, lassen sich so identifizieren. RBS zeigt Modifikationen an Oberflächen an, auch Belegungen mit organischen Materialien wie Reste von Reinigungsmitteln oder Firnislasuren auf Gemälden . Die Kombination PIXE-PIGE-RBS ist ideal für die zerstörungsfreie Charakterisierung von Glas, Keramik oder Porzellan in oberflächennahen Bereichen.

Quelle: Physik mit Ionenstrahlen - Innovative Forschung in Deutschland

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Application Of PIXE And PIGE Under Incident Variable Ion Beam Angle To Several Fields Of Archaeometry

G.Weber, L.Martinot, D. Strivay, H.P. Garnir

For several years, the specific features of PIXE and PIGE made them very attractive in the field of archaeometry. Among them, the non-destructivity is one of the most appreciated. The possibility to work under atmospheric pressure is also important because of the very different shapes and sizes of the artefacts concerned. [mehr]
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