Physik am Samstagmorgen, 19. November 2005
Kaltes Leuchten aus der
Vergangenheit
Die Lumineszenzdatierung
Steffen Greilich
Forschungsstelle Archäometrie der
Heidelberger Akademie der Wissenschaften am
Max-Planck-Institut für Kernphysik
Voraussetzungen für eine Datierung
• Eigenschaft verändert sich mit der Zeit
• Geschwindigkeit bekannt
• Uhr wurde auf Null gestellt
Material
Quarz und Feldspat
Das Lumineszenz-Phänomen
Quarz-Idealkristall
Realkristall
e




e
-
Anregung
Si4+
O2-
-
O-Fehlstelle
Al3+
Stimulation
Elektron
Lumineszenz von Feldspat-Körnern
Datierung mit Lumineszenz
Strahlenschaden /
Strahlung
nach Wagner, 1995
Altergleichung
Dosis in Gray (J / kg)
D
Alter in Jahren (a)
t =
.D
Dosisleistung (Gy / a)
Römische Villa, Bad Kreuznach
Bodenerosion
Bauerbach, Kraichgau
Oberhang
Oberhang
Erosion
Erosion
Tr
a
ns
p
or
t
Unterhang
Unterhang
Unterhang
Kolluvium
Kolluvium
Kolluvium
Talaue
Talaue
Talaue
Alluvium
Erosion
Alluvium
Kolluvium
als Archiv
der Landnutzung
Lumineszenzdatierung an Steinoberflächen
PAP 379
Cerro Llipata
Image: I. Unkel
Altergleichung
Dosis in Gray (J / kg)
D
Alter in Jahren (a)
t =
.D
Dosisleistung (Gy / a)
Probennahme
Sedimentaufbereitung
Intensität
Bestimmung der Dosis
x
x
x
x
x
DE
Dosis
Photoelektronenvervielfacher
Thermolumineszenz-Signal (TL)
Grabwächter
8. Jahrhundert nach Christus
TangDynastie:
618-907
n. Chr.
Natürliche TL + 9 Gy
Natürliche TL
Thermische
Strahlung
100
200
300
Temperatur in °C
400
500
Hochauflösende OSL-Messung
LasLUM I
Hoch aufgelöste OSL Aufnahmen
Greilich et al., 2002
Photonenzählung mit CCD Bausteinen
Photonen
Elektronen
Spannung
Digitalwert
Experiment
Thermolumineszenz von CaF
Altergleichung
Dosis in Gray (J / kg)
D
Alter in Jahren (a)
t =
.D
Dosisleistung (Gy / a)
Radioaktive Dosisleistung
• Halbwertszeit
• Energiemenge
Beispiel: 1000 Atome in 1 kg
Halbwertszeit 1 a
1 J bei jedem Zerfall
500 J / kg a = 500 Gy/a
Gammaspektrometrie
Häufigkeit
-spectrometry
Energie
150 AD ± 100 a
300 AD ± 55 a
185 AD ± 75 a
Römische Villa, Bad Kreuznach
Bodenerosion bei Bauerbach im Kraichgau
200 m NN
- 1,5 m
175 m NN
+ 5,5 m
Hamburg
Dresden
Heidelberg
Bauerbach
München
Häufigkeitsverteilung der OSL-Alter
an Kolluvien aus SW Deutschland
Summenkurve von 60 OSL-Altern
Wahrscheinlichkeit (willk. Einh.)
Summenkurve bei angenommener Gleichverteilung
35
0,9 ka
30
25
2,1 ka
1,2 ka
20
15
3,1 ka
10
5
4,6 ka
7,0 ka
0
1
2
3
4
Alter (ka)
5
6
7
Lang (2003)
1350-1410 a (14C)
900±80 a
1330±60 a
rec.exp.
1280±150 a
17200±1400 a
1400±120 a
980±50 a
1020±200 a
56700±4200 a
1180±120 a
rec.exp.
1820±100 a
2130±100 a

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