Hochempfindlicher Nachweis radioaktiver Edelgasnuklide und natürlicher Radionuklide aus der Uran-Zerfallsreihe
Sonnenneutrinoexperimente und andere Experimente, die den Nachweis seltener, niederenergetischer Prozesse zum Ziel haben, benötigen eine Umgebung, die frei von radioaktiver Strahlung ist. Neben primordialen Radionukliden müssen vor allem radioaktive Edelgase effektiv aus den Detektionsmedien entfernt werden. Die Durchführung solcher Experimente erfordert daher effiziente Reinigungsverfahren und hochsensitive Messtechniken. In dieser Arbeit wurden Messverfahren für in der Natur auftretende radioaktive Edelgasnuklide mit Proportionalzählrohren entwickelt. Ein wichtiger Schritt ist dabei die Abtrennung von Verunreinigungen von dem interessierenden Edelgas, die mit chromatographischen Methoden durchgeführt wurde. Die Trennung eines Gasgemisches in einer gepackten Säule beruht auf der unterschiedlich starken Adsorption der einzelnen Gaskomponenten. Um den Trennvorgang zu optimieren, wurde die Adsorption von Gasen an verschiedene Adsorbenzien theoretisch und experimentell untersucht. Die Ergebnisse dienen nicht nur der Entwicklung neuer Messverfahren, sondern sind auch für die Entwicklung von Reinigungsverfahren von Bedeutung. Für das BOREXINO-Experiment wird Stickstoff mit einer sehr niedrigen Kryptonkonzentration benötigt. Daher wurde das Rückhaltevermögen verschiedener Adsorbenzien für Krypton in Stickstoff untersucht. Radionuklide aus den natürlichen Zerfallsreihen primordialer Nuklide sind in praktisch allen Materialienvorhanden. In dieser Arbeit wurde 222Rn und 226Ra in hochreinem Wasser gemessen. Außerdem wurde eine Methode zur Aufkonzentrierung von Radium erarbeitet, die auf der Adsorption an Manganoxid basiert. Sie kann sowohl zum Nachweis wie auch zu Reinigungszwecken verwendet werden. Schließlich wurden erste Schritte zur Entwicklung eines sensitiven Nachweisverfahrens von Uran mittels Beschleunigermassenspektrometrie gemacht, das für das LENS-Projekt von Bedeutung ist.
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