Radiokarbonmethode
Die Radiokarbonmethode oder C-14-Methode ist eine insbesondere in der Archäologie und Archäobotanik angewendete Methode zur Bestimmung des Alters von organischem Material, das von unserer Erde stammt. Sie basiert auf dem Zerfall des radioaktiven Kohlenstoff-Isotops 14C. Mit dieser Methode können Alter bis etwa 50.000 Jahre bestimmt werden. 1946 wurde diese Methode von Willard Frank Libby entwickelt.
Ablauf der Untersuchung
Die Durchführung erfordert neben der Anwendung der Physik auch zahlreiche Schritte mit Hilfe der angewandten Chemie, um die Probe mit einem Massenspektrometer untersuchen zu können. Die folgende Darstellung des Untersuchungsvorgangs ist sehr stark vereinfacht.
Chemische Vorbereitungen der Probe
Das zu untersuchende organische Material muss zu reinem Kohlenstoff reduziert werden, um eine Bestimmung durchführen zu können. Viele andere Verbindungen müssen also aus der Probe entfernt werden.
Dazu ist vor der eigentlichen Untersuchung eine Vielzahl von chemischen Schritten notwendig. Im folgenden wird dies am Beispiel von Holz dargestellt.
Zu erst wird die Probe mit 1%iger Salzsäure (chem. Symbol: HCl), anschließend mit Natronlauge (NaOH), dann wieder mit Salzsäure gereinigt. Dies geschieht jeweils vier Stunden lang bei 60°C.
Das übriggebliebene reine Zellulosematerial wird mit Kupferoxid und Silber (Ag) in einer evakuierten Quartzampulle eingeschlossen und in einem Ofen erhitzt. Dabei verbrennen die organischen Bestandteile, so dass nur CO2, Stickstoffoxid, Schwefeloxid und Halogenverbindungen verbleiben. Das hinzugegebene Silber bindet das Schwefeloxid und die Halogenverbindungen.
Das verbleibende CO2 wird mit Eisen (Fe) und Wasserstoff (H2) zu reinem Graphit, der nur aus Kohlenstoff besteht, reduziert.
Massenspektrografie
Der gewonnene Graphit wird in einen kleinen Tragbehälter gepresst und im Massenspektrometer mit Cäsiumatomen beschossen. Dadurch wird ein Strahl negativ geladener Kohlenstoffionen gebildet, die durch ein Magnetfeld abgelenkt werden. Die leichten C12-Ionen werden stärker abgelenkt als die C14-Ionen.
Durch den Detektor des Massenspektrometers wird die Anzahl der schweren und leichten Ionen gemessen.
Der gesamte Vorgang dauert etwa 5 Wochen.