Lumineszenz

 

Einleitung

Lumineszenz beschreibt die Emission von Licht eines nicht leitenden Festkörpers, unabhängig von der bei Erhitzung auftretenden Wärmestrahlung. Lumineszenz kann zum Beispiel durch chemische Reaktionen, mechanische Energie (sog. Tribolumineszenz) oder durch Strahlungsenergie (ionisierende Strahlung) hervorgerufen werden. Falls die Lumineszenz durch Strahlungsenergie verursacht wird und unmittelbar nach Verschwinden der Strahlungsquelle endet, spricht man von Fluoreszenz. Sofern die Lumineszenzerscheinung nach Beendigung der Bestrahlung andauert, wird sie als sog. Phosphoreszenz bezeichnet.

 

Lumineszenzdatierung

Die Lumineszenzdatierung nutzt die Fähigkeit von Mineralen (hauptsächlich von Quarz und Feldspäten), Energie, die durch ionisierende Strahlung appliziert wird, zu speichern. Diese Strahlung wird verursacht durch den Zerfall natürlich vorkommender Radioisotope der Elemente Kalium, Thorium und Uran sowie durch die kosmische Strahlung. Das Ergebnis dieser Bestrahlung sind freie Elektronen, die in Fehlstellen des Kristallgitters gefangen werden können. Durch Stimulation dieser Elektronenfallen mit Hilfe geeigneter Energiequellen, wie etwa Licht oder Wärme, ist es möglich, die Elektronen zu befreien und die Anzahl der durch die Elektronen emittierten Photonen zu messen. Auf diese Weise sind Licht und Hitze in der Lage, alle Fallen des Minerals zu leeren und damit die „Uhr“ gewissermaßen auf Null zu setzen. Nachdem die Minerale wieder von Sedimenten überlagert und damit nicht mehr länger dem Sonnenlicht ausgesetzt sind bzw. nachdem sie nicht mehr länger dem Einfluss der Wärmequelle unterworfen sind, beginnen sie, Energie aus dem sie umgebenden Sedimenten zu akkumulieren. Das aber bedeutet Folgendes: je länger die Minerale „begraben“ sind, desto mehr Strahlungsenergie können sie akkumulieren und desto mehr Photonen können daher bei der erneuten Stimulation freigesetzt und gemessen werden. Für jede Probe besteht eine funktionale Beziehung zwischen Lumineszenzsignal und absorbierter Dosis, was die Bestimmung der Äquivalenzdosis erlaubt. Das Alter kann demnach nach folgender Formel berechnet werden:

         

Datierbare Materialien

Mit Hilfe der Lumineszenzdatierung können insbesondere archäologische Keramiken und Steinwerkzeuge sowie fluviale, äolische, glaziale und limnische Sedimente datiert werden. Im Hinblick auf die genannten Sedimente werden dabei Quarz- und Feldspatkörner für die Zwecke der Datierung extrahiert.

Datierungs-Techniken

Innerhalb der Lumineszenzdatierung können zwei hauptsächliche Methoden unterschieden werden:

1) Thermolumineszenz (TL)
    bei der die Proben durch Wärme stimuliert werden
    Anwendungsbereiche: Keramiken, erhitztes Gestein, Sedimente

2) Optisch Stimulierte Lumineszenz (OSL)
    im Rahmen derer die Proben Licht ausgesetzt werden
    Hauptanwendungsbereich: Sedimente

 

Es lassen sich folgende OSL-Techniken unterscheiden:


      Für nähere Informationen sei auf die Seite "Messung" verwiesen

 

 

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