C14-Massenspektrometrie

Zur Altersbestimmung von kohlenstoffhaltigen, insbesondere organischen Materialien kann die radiometrischen Methode benutzt werden. Diese wird auch als ¹⁴C-Datierung, C14-Datierung, C14-Methode oder Radiocarbonmethode bezeichnet und beruht auf dem radioaktiven Zerfall des Kohlenstoffisotops ¹⁴C. Dieses entsteht in den oberen Schichten der Erdatmosphäre ständig neu. Entstehung und Zerfall gleichen sich etwa aus, so dass damit auch der Anteil von ¹⁴C in der Atmosphäre über die Zeit konstant bleibt, wenn keine weiteren Einflüsse vorliegen. In kohlenstoffhaltigen, insbesondere organischen Materialien werden nun die Kohlenstoffisotope ¹²C, ¹³C und ¹⁴C in dem Verhältnis eingebaut, wie sie bei ihrer Entstehung in der Atmosphäre vorlagen. Während der Alterung des Materials zerfällt das Isotop ¹⁴C nun mit einer Halbwertszeit von 5730 Jahren durch ß-Zerfall in das Stickstoffisotop ¹⁴N. Aus dem Verhältnis des Kohlenstoffisotops ¹⁴C zu den beiden stabilen Isotopen ¹²C und ¹³C lässt sich nun das sogenannte Radiocarbon- oder ¹⁴C-Alter ermitteln. Dieses wird meist in Bezug auf das Jahr 1950AD (AD – Anno Domini, nach Christus) angegeben und mit BP (BP – Bevor Present) gekennzeichnet.

Für die Bestimmung des ¹⁴C-Gehaltes kann die Zählrohrmethode nach Libby (klassische Methode), die Flüssigszintillationsspektrometrie oder die Beschleunigermassenspektrometrie (AMS) verwendet werden. Die letztere Methode ist die modernste und zugleich empfindlichste Methode, erfordert aber einen sehr hohen technischen Aufwand.

Es sind eine Reihe von Einflüssen bekannt und untersucht worden, welche zu Schwankungen des ¹⁴C-Gehaltes in der Atmosphäre im Laufe der Zeit geführt haben. Mit Hilfe dieser Daten wurde die Kalibrierkurve INTCAL09 erstellt [1]. Aufgrund der Schwankungen des ¹⁴C-Gehaltes in der Atmosphäre im Laufe der Zeit kann es zu Mehrdeutigkeiten kommen, sodass sich aus der Radiocarbonmethode mehrere Zeitintervalle ergeben können. Besonders schwierig und mehrdeutig ist das Verfahren wegen häufiger Schwankungen des ¹⁴C-Gehaltes in den jüngsten 300 Jahren.

 

Literatur:

[1] Reimer, P., et al. 2009 IntCal09 and Marine09 radiocarbon age calibration curves, 0-50,000 years cal BP. Radiocarbon 51(4):1111-1150