Lumineszenzlabor Methode
Die Lumineszenzdatierung zählt zu den dosimetrischen Datierungstechniken. Bei diesen macht man sich die natürliche Radioaktivität der Umgebung quasi als Uhrwerk zu Nutze.
Angetrieben wird damit eine Uhr in geomorphologischen Sedimenten oder vergleichbaren Archiven, anhand derer landschaftsformende oder auch archäologische o.ä. Ereignisse der Vergangenheit beispielsweise in den Disziplinen Geomorphologie, Geoarchäologie oder Archäometrie rekonstruiert werden.
Als Uhr genutzt werden vor allem mehr oder minder ubiquitär an der Erdoberfläche vorkommende Quarz- und Feldspatminerale. In den Sedimentarchiven vorhandene Radionuklide (v.a. 40K, 87Rb) und radioaktive Zerfallsreihen (v.a. von 238U, 235U und 232Th) emittieren beim spontanen Kernzerfall ionisierende Strahlung, die auf die Kristallgitter der Quarz- und Feldspatminerale einwirkt und dort zu messbaren Strahlenschäden führt (Abb. 1). Elektronen werden aus ihrem Verband gerissen und in metastabilen Zuständen gefangen und zwischengespeichert (Abb. 2, oben). Je höher die Anzahl der eingefangenen Elektronen ist, umso länger dauerte auch die zum Füllen der Elektronenfallen verstrichene Zeit.
Abgelesen werden kann die Uhr mittels Lumineszenztechniken. Durch Energiezufuhr werden die Elektronen aus ihren metastabilen Zuständen befreit und rekombinieren unter Aussendung eines kalten Leuchtens, dem sog. Lumineszenzsignals (Abb. 2, unten). Je nach Art der zugeführten Energie, ob thermisch oder optisch, spricht man von thermisch-induzierter Lumineszenz (TL) oder optisch stimulierter Lumineszenz (OSL). Weitere Differenzierungen nach der Art der stimulierenden Wellenlänge, ob im nahen Infrarot (IRSL), oder im sichtbaren Bereich, z.B. mit blauem Licht (BLSL), sind möglich. Die Stärke des Lumineszenzsignals ist an die Menge der über den Datierungszeitraum eingefangenen Elektronen und diese an die Dauer der verstrichenen Zeit gebunden, weshalb man mittels Lumineszenztechnik datieren kann. Grundsätzlich gilt, je stärker das Lumineszenzsignal umso älter eine Probe. Das Verhältnis der vom Kristall empfangenen Energie, die in Kilojoule pro Kilogramm (kJ/kg) oder Gray (Gy) ausgedrückt wird, zur Höhe des Lumineszenzsignals muss für jede Probe individuell bestimmt oder kalibriert werden. Hierzu dienen so genannte Wachstumskurven, bei denen die Höhe des Lumineszenzsignals gegen im Labor applizierte Dosen aufgetragen wird (Abb. 3). Zur Altersbestimmung muss natürlich auch noch die Stärke der ionisierenden Strahlung in der Zeiteinheit bekannt sein, die sog. Dosisleistung (Gy/ka).
Damit kann das Alter nach der vereinfachten Altersgleichung
Alter [a] = Dosis [Gy] ⁄ Dosisleistung [Gy ⁄ a]
berechnet und eine Probe datiert werden.
