Messverfahren

Gammaspektrometrie

Gammaspektrum von Boden

Mit einem hochauflösenden Gammaspektrometer kann die Energie der von einer Probe ausgesendeten Gammastrahlung sehr genau bestimmt werden. Die Energie der Gammastrahlung ist sehr spezifisch für das jeweilige Radionuklid, so dass eine Identifikation des Radionuklids möglich ist. Durch die Verwendung einer geeigneten Messgeometrie kann zudem die Aktivität des Radionuklids in der Messprobe ermittelt werden.

In der Regel sind nur einfache Probenvorbereitungsschritte (zum Beispiel Zerkleinern, Mischen, Trocknen) notwendig, da Gammastrahlung in Materie nur wenig geschwächt wird.

Alphaspektrometrie

Elektrodepositionsanlage

Bei der Alphaspektrometrie werden die von der Messprobe emittierten Alphateilchen wie bei der Gammaspektrometrie energiespezifisch gemessen. Auch hier können die Radionuklide anhand der Energielinien identifiziert und quantifiziert werden. Da die Reichweite von Alphateilchen nur sehr gering ist (in Luft wenige Zentimeter, in Materie nur einige Mikrometer), benötigt man für die Alphaspektrometrie allerdings nahezu massefreie Messpräparate. Die Herstellung dieser Präparate erfordert einen hohen nasschemischen Arbeitsaufwand, da die zu messenden Radionuklide möglichst ohne Verluste vom gesamten umgebenden Probenmaterial abgetrennt werden müssen. Nach der Aufkonzentration und Reinigung werden sie zur Messung elektrochemisch auf einem Metallplättchen abgeschieden (Elektrodeposition).

Die Probenvorbereitung ist auch von dem zu bestimmenden Radionuklid abhängig. Somit muss schon vor der Probenvorbereitung bekannt sein, welcher Alphastrahler bestimmt werden soll.

Flüssigszintillationsmessung

LSC-Messplatz

Die Flüssigszintillationsmessung (LSC) ist eine sehr empfindliche und vielseitige Messmethode und wird hauptsächlich für den Nachweis von Betastrahlern verwendet. Anders als bei alpha- bzw. gammastrahlenden Radionukliden verläuft das Energiespektrum der Betastrahlung kontinuierlich über einen weiten Energiebereich bis zu einer für den Betastrahler charakteristischen Maximalenergie.
Bei der Flüssigszintillationsmessung wird das gemessene Energiespektrum allerdings auch stark von der umgebenden Probenmatrix (zum Beispiel Farbe und chemische Zusammensetzung) beeinflusst. Um ein Gemisch von mehreren Betastrahlern nuklidspezifisch messen zu können, müssen daher vorher mehr oder weniger aufwändige Probenvorbereitungsschritte durchgeführt werden.

Die aufbereiteten Messproben werden gemeinsam mit einem flüssigen Szintillator in ein Zählfläschchen gefüllt. Die Szintillatormoleküle werden durch die Betastrahlung der Radionuklide zur Aussendung von Licht (Photonen) angeregt. Im Messgerät werden die durch die Strahlung erzeugten Photonen mit Photomultiplier erfasst und über eine spezielle Software ausgewertet.

Spezialfall Strontiumanalytik

Die Strontiumanalytik hat die Bestimmung der radioaktiven Nuklide Strontium-89 und Strontium-90 zum Ziel. Da es sich bei den beiden Radionukliden um reine Betastrahler handelt, müssen sie durch nasschemische Verfahren von der umgebenden Probenmatrix abgetrennt werden. Eine Trennung der beiden Nuklide Strontium-89 und Strontium-90 ist auf chemischem Wege nicht möglich. Um von beiden Radionukliden die Aktivität getrennt voneinander zu bestimmen, nutzt man die Tatsache aus, dass sich Strontium-90 im Gleichgewicht mit seinem Tochternuklid Yttrium-90 befindet. Durch Abtrennen des Yttriums und Messung von dessen Aktivität, kann man die Aktivität des Strontium-90 bestimmen. Die Aktivität des Strontium-89 ergibt sich dann aus der gemeinsam gemessenen Aktivität der beiden Strontiumisotope abzüglich der Aktivität von Strontium-90.