Mit dem Elektronenspinresonanz-Verfahren (ESR) lassen sich ungepaarte Elektronen identifizieren, die durch Gitterfehler und Unreinheiten in Stoffen eingeschlossen sind und stabilisiert werden. Die Anzahl gefangener Elektronen erhöht sich, wenn sie natürlicher und künstlicher ionisierender Strahlung ausgesetzt werden. In einem Magnetfeld gehen sie in angeregten Zustand über, in dem sie die Mikrowellenenergie absorbieren. Die absorbierte Energie entspricht der Anzahl der gefangenen Elektronen und damit der im Laufe des Beobachtungszeitraums akkumulierten Strahlungsdosis.

Das JEOL FA-100 X-Band Elektronenspinresonanz (ESR) Spektrometer wurde bei LIAG mit variabler Temperatursteuerung (ES-DVT4) für Messungen bei niedrigen Raumtemperaturen von bis zu -170,15 °C (103 K) installiert. Für die künstliche Bestrahlung der Proben und Vorwärmung von Proben in Quarzglasröhrchen (Oppermann & Tsukamoto, 2015) wurde hausintern ein System mit Varian VF-50J Röntgenröhre mit max. Energie von 50 kV mit integriertem Heizelement (100-600°C) entwickelt. Dieses Gerät wird zur Durchführung von Aliquoten-Äquivalenzdosen (De) eingesetzt (Tsukamoto et al., 2015; 2017). Das ESR-Alter wird durch Division der Äquivalenzdosis De durch den Wert der Ortsdosisrate für die Probe abgeleitet.

Das neu angeschaffte BRUKER ELEXSYS E500 X-Band ESR Spektrometer ermöglicht mit Hilfe von Helium-Kühlung die Messung von Proben bei Temperaturen bis zu -263,15°C (10K).

Das ESR-Datierungsverfahren wird in der Geowissenschaft bereit seit Mitte der Siebziger für eine umfassende Palette unterschiedlicher Stoffe eingesetzt. Kalizumkarbonat (z. B. von Weichtierschalen, Korallen oder Speläothemen) sowie auch Zahnschmelz wurden damit erfolgreich datiert. Ein weiteres datierungsfähiges Material ist Quarz. Aktuell haben wir bei der Sedimentdatierung unseren Schwerpunkt auf das Quarz-ESR-Datieren gelegt, weil das ESR-Verfahren ein hohes Potential zur Erweiterung des Datierungsumfangs im Vergleich zur Lumineszenz Datierung aufweist. Darüber hinaus entwickeln wir auch ein Verfahren der ESR-Thermochronologie (King et al., 2016), wobei wir Quarz zur Untersuchung von Gebirgsauffaltungen/-erosionen und Fehleraktivitäten nutzen.

Aktuelle Projekte

Investigating the Deep Roots of Human Behaviour  Details
(the Arts and Humanities Research Council project led by Professor Larry Barham (University of Liverpool)

Constraining the role of erosion in feedbacks between tectonics and climate: Quaternary evolution of the Japanese Alps Details
(Swiss National Foundation Ambizione Project by Dr. Georgina King)

Aktuelle Publikationen

Dose recovery and residual dose of quartz ESR signals using modern sediments: Implications for single aliquot ESR dating. Radiation Measurements, 106, 472-476
2017 TSUKAMOTO, S., PORAT, N. & ANKJÆRGAARD, C.

Trapped-charge thermochronometry and thermometry: A status review. Chemical Geology, 466, 3 – 17.
2016 KING, G.E., GURALNIK, B., VALLA P.G. & HERMAN, F.

A portable system of X-ray irradiation and heating for electron spin resonance (ESR) dating. Ancient TL, 33, 11 – 15.
2015 OPPERMANN, F. & TSUKAMOTO, S.

Single aliquot regenerative dose method for ESR dating using X-ray irradiation and preheat. Radiation Measurements, 81, 9 – 15.
2015 TSUKAMOTO, S., TOYODA, S., TANI, A. & OPPERMANN, F.

Ansprechpartner

Dr. Sumiko Tsukamoto
 +49 511 643-2799