isotopenanalyse

Isotopenanalyse bezeichnet eine Gruppe analytischer Verfahren zur Bestimmung von Isotopenverhältnissen in Proben, um Herkunft, Alter, Prozesse oder Umweltbedingungen zu erschließen. Sie kommt in Geowissenschaften, Archäologie, Umweltforschung, Forensik und Medizin zum Einsatz. Dabei werden sowohl stabile Isotope wie 13C/12C, 18O/16O, 15N/14N oder 34S/32S als auch radioaktive Isotope betrachtet, deren Verhältnisse Aufschluss über Alter, Herkunft oder Transportprozesse geben können.

Die Hauptmethoden umfassen Massenspektrometrie: IRMS (Isotopenverhältnisse stabiler Isotope), TIMS, SIMS und ICP-MS, oft mit Laserablation oder Kollisionsgasunterstützung. Radiometrische Techniken wie Gamma-Spektrometrie oder Datierungsmethoden (U-Pb, K-Ar, 14C) ergänzen das Spektrum. Das grundlegende Prinzip besteht darin, dass Isotope desselben Elements unterschiedliche Neutronen haben und daher in Messungen als unterschiedliche Massen abgebildet werden. Ergebnisse werden häufig als Delta-Werte gegenüber Referenzmaterialien angegeben (z. B. δ13C, δ18O), was eine Vergleichbarkeit über Messchargen hinweg ermöglicht. Eine sorgfältige Kalibration, Korrektur von Massenselektivität und die Verwendung geeigneter Standardreferenzen sind essenziell.

Anwendungen umfassen Geochronologie (z. B. Alter von Gesteinen mittels U-Pb oder Ar-Ar), Paläoklimatologie (Klimadaten aus δ18O in Eis- oder Sedimentkernen), Umwelt- und Herkunftsanalyse (Wasser- und Gesteinsquellen durch Sr- und Pb-Isotope), sowie archäologische Fragestellungen und medizinische Diagnostik bzw. Therapie mit Radionukliden. Limitierungen betreffen Kosten, Probenvorbereitung, potenzielle Kontamination oderFractionation sowie die Verfügbarkeit von Referenzmaterialien und interpretative Unsicherheiten.