Blei-210-Test

Anwendung

Bei Echtheitsuntersuchungen ist es oft erst das Zusammenspiel vieler verschiedener Informationen, die es möglich machen, eine Fälschung zu erkennen. Deshalb bieten wir je nach Metallart verschiedene Analysemethoden an, mit denen zusätzliche Informationen über die chemische Zusammensetzung ermittelt werden können. Es lässt sich auf diese Weise feststellen, ob in dem Metall etwa moderne Legierungsbestandteile enthalten sind oder die Legierung für die vermutete Zeitstellung untypisch ist.

Prinzipiell können verschiedene Metalle mit dem ²¹⁰Pb Test untersucht werden: Kupferlegierungen (Kupfer, Bronze, Messing), Silber-, Zinn- und Blei. Wenn diese Metalle erst vor wenigen Jahrzehnten (maximal 150 Jahre) produziert wurden, so enthält das Metall meist kleine, messbare Mengen an Radioaktivität. Anders als in den Geowissenschaften, wo jüngere Sedimentschichten mit der ²¹⁰Pb-Methode datiert werden können, liefert die Methode bei der Untersuchung von Metallobjekten allerdings kein Alter, weil die Anfangskonzentration beim Zeitpunkt 0, i.e. der Metallproduktion, nicht bekannt ist und je nach Erztyp und Lagerstätte stark schwankt.

Grundlagen

Blei besteht in der Natur aus vier stabilen Isotopen, das sind Atomsorten eines Elementes mit unterschiedlichen Massen (²⁰⁴Pb, ²⁰⁶Pb, ²⁰⁷Pb und ²⁰⁸Pb), die abgesehen von ²⁰⁴Pb alle durch den radioaktiven Zerfall von Uran und Thorium entstehen. ²¹⁰Pb ist ein Teil einer dieser natürlichen Uranzerfallsreihen. Es entsteht als Zwischenprodukt der ²³⁸U-Zerfallsreihe, an deren Ende das stabile ²⁰⁶Pb steht. In der Natur besteht meist das sogenannte sekuläre Gleichgewicht, bei dem alle Zwischenprodukte (Töchter) die gleiche Aktivität haben. Eines dieser Zwischenprodukte in der ²³⁸U-Zerfallsreihe ist das ²¹⁰Pb mit einer Halbwertszeit von 22,3 Jahren.

Viele Erze enthalten in geringen Konzentrationen Uran und die verschiedenen radioaktiven Elemente seiner Folgeprodukte. Bei der Verhüttung von Erzen verhalten sich diese Elemente unterschiedlich, was dazu führt, dass die Zerfallsreihe unterbrochen wird. In der Schlacke sammeln sich die so genannten lithophilen Elemente an. Dazu gehören Uran und andere langlebige Zwischenprodukte der Zerfallskette, während unter anderem das Blei (und damit auch das radioaktive ²¹⁰Pb) und einige weitere, sehr kurzlebige Radionuklide (z.B. ²¹⁴Bi) vom Metall aufgenommen werden. Durch die Unterbrechung der Zerfallsreihe kann im Metall kein neues ²¹⁰Pb durch den radioaktiven Zerfall von Uran entstehen. Im Ergebnis bedeutet dies, dass jedes frisch produzierte Buntmetall und Silber (schwach) radioaktiv ist, diese Radioaktivität aber im Laufe der Zeit immer weiter abklingt. Im Metall ist ²¹⁰Pb das Isotop mit der längsten Halbwertszeit (22,3 Jahre), das noch etwa 100-150 Jahre lang nachgewiesen werden kann. Nach fünf bis sechs Halbwertzeiten sind nur mehr ein bis drei Prozent der ursprünglichen Radioaktivität vorhanden, die oft nicht mehr nachgewiesen werden kann. Der Nachweis von ²¹⁰Pb in Kupfer, Bronze, Zinn, Blei oder Silber bedeutet, dass das Metall oder die Legierung eindeutig im 20. Jahrhundert (oder etwas früher) hergestellt wurde. Der Nachweis von ²¹⁰Pb erfolgt bei uns über die Messung des Folgeprodukts ²¹⁰Po mittels Alpha-Spektrometrie.

Grenzen

Es ist zu beachten, dass die Abwesenheit von messbarer Aktivität des ²¹⁰Pb kein Beweis für ein höheres Alter als 100 bis 120 Jahre ist, da altes Metall verwendet worden sein könnte oder vielleicht außergewöhnlich reine Ausgangsmaterialien bei der Metallproduktion eingesetzt wurden.

Probenbeschaffenheit

Metalle (Kupfer-, Silber-, Zinn- und Bleilegierungen): mind. 20 mg glänzendes Metall, möglichst frei von Korrosion und Oberflächenmaterial.

Andere Materialien auf Anfrage.