Authors:	Stieghorst, Christian
Title:	Neutronenaktivierungsanalyse in Archäometrie und Solarenergieforschung
Online publication date:	28-Jun-2016
Year of first publication:	2016
Language:	german
Abstract:	For 80 years now, neutron activation analysis (NAA) has been providing reliable data of the elemental composition for different materials in various scientific fields. Today, there are still many applications for NAA, and new methods based on neutron activation were developed during the last couple of years. In this work the focus was on the precise elemental analysis of different materials. For the provenance studies of ancient Roman limestone objects the elemental composition of samples and quarries were compared by using geochemical indicators and multivariate statistics of the elemental composition dataset, which was previously produced by using instrumental neutron activation analysis (INAA). The samples of this work origintated from different archeological sites and quarries in the French region of Lorraine as well as samples from excavations in the Belgian city of Tongeren. Various objects could successfully assign to one of the Lorraine quarries via principle component analysis (PCA) and support vector machines (SVM). The aim of the co-operation between the Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE in Freiburg, Germany, and the Institute of Nuclear Chemistry in Mainz, Germany, was to reduce the energy and cost consumption during the production process of multicrystalline solar cells at a constant efficiency level. The test ingots were produced at the ISE and measured with NAA. The collegues’ work on this topic was focused on INAA measurements of the 3d transition metals and a new developed method for phosphorus detection. In this work prompt-gamma neutron activation analysis (PGAA) was used to measure the dopand boron as well as hydrogen. The PGAA facility of the FRM II reactor close to the city of Munich was used for this purposes. For the measurement of boron amounts below the PGAA detection limit in the medium ppbw-range a new method developed at the FRM II by Lichtinger was tested. A qualitative boron detection was succesful. Die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) liefert zahlreichen Wissenschaftsdisziplinen seit nunmehr 80 Jahren verlässliche Daten über die Elementzusammensetzung verschiedenster Materialien. Trotz des hohen Alters des Verfahrens gibt es noch immer eine ganze Reihe von Anwendungen und methodischen Neuentwicklungen für die NAA. In dieser Arbeit lag der Schwerpunkt auf der präzisen Elementbestimmungen in verschiedenen Materialien mittels NAA. Für Kalksteinobjekte der Römerzeit wurden Herkunftsbestimmungen durchgeführt, indem die Elementkonzentrationsdatensätze von Proben und Lagerstätten mittels geochemischer Merkmale und multivariater Verfahren verglichen wurden. Die Rohdaten wurden zuvor mit Hilfe der instrumentelle Neutronenaktivierungsanalyse (INAA) bestimmt. Untersucht wurden Proben von archäologischen Fundstätten in der französischen Region Lothringen und in der belgischen Stadt Togeren sowie von verschiedenen lothringischen Steinbrüchen. Ein größerer Teil der Proben konnte mit Hauptkomponentenanalyse (PCA) und Support Vector Machines (SVM) erfolgreich einer der dortigen Lagerstätten zugeordnet werden. Im gemeinsamen Projekt des Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg und dem Institut für Kernchemie der Johannes Gutenberg Universität Mainz wurde das Ziel verfolgt, die Energie- und Produktionskosten im Herstellungsprozess von multikristallinen Solarzellen bei konstanter Effizienz zu reduzieren. Die am ISE hergestellten Testblöcke wurden mittels NAA untersucht. Während sich die parallel entstandenen Arbeiten von B. Karches und K. Welter mit der INAA von Verunreinigungen durch 3d-Übergangsmetalle und einer neuen Methode für die Messung von Phosphor befassten, konnten in dieser Arbeit der Dotierstoff Bor sowie Wasserstoff mit Hilfe der Prompt-Gamma Aktivierungsanalyse (PGAA) am FRM II in Garching analysiert werden. Im Zuge dieser Arbeit wurde eine von Lichtinger am FRM II entwickelte koinzidente Messmethode auf eine mögliche Tauglichkeit zur Boranalyse in Solarsilicium getestet. Borkonzentrationen unterhalb der PGAA-Nachweisgrenze im mittleren ppbw Bereich konnten damit – zunächst qualitativ – noch nachgewiesen werden.
DDC:	500 Naturwissenschaften 500 Natural sciences and mathematics
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 09 Chemie, Pharmazie u. Geowissensch.
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-4070
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000005480
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	xi, 295 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen