Experimente am Tandem - Eine Auswahl
Kernphysikalische Experimente:
Bei sehr hoher Geschwindigkeit kann beim Auftreffen der Ionen auf eine Probe (Target) die abstoßende elektrische Kraft zwischen Atomkernen überwunden werden; es treten Kernreaktionen auf. Diese Experimente erlauben Untersuchungen von Kernstrukturen und die Erzeugung neuer radioaktiver Kerne. Die aus den Experimenten gewonnenen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis der Entwicklung unseres Universums (Bildung der Elemente in Sternen oder bei Sternenexplosionen. Mann spricht hier von Nuklearer Astrophysik. http://www.nucastro.ph.tum.de ).
Materialanalyse:
Die Ionen werden in der zu untersuchenden Probe abgebremst und schlagen dabei Atome heraus. So lassen sich Rückschlüsse auf die Probenzusammensetzung und deren Struktur (z.B. Schichtdicken) gewinnen. Besondere Bedeutung erlangt diese Methode bei der Untersuchung der immer kleiner werdenden Strukturen in Halbleiterbauelementen (Chips).
Zur Schichtdickenbestimmung mittels ERD verwendet man das Q3D-Spektrometer mit seiner weltweit einzigartigen Energieauflösung. Eine detaillierte Untersuchung von Oberflächenstrukturen ist mit der Mikrostrahlapparatur SNAKE möglich. Der Durchmesser des Mikrostrahls ist dabei unvorstellbar klein, nämlich kleiner als 0,0001 mm (0.1µm).
Beschleunigermassenspektrometrie (AMS Accelerator Mass Spectroscopy):
Die Beschleunigermassenspektrometrie gehört zu den empfindlichsten Nachweismethoden, die es derzeit gibt. Es können kleinste Konzentrationen von stabilen oder radioaktiven Isotopen in einer Probe nachgewiesen werden. Die Probe wird in einer Ionenquelle ionisiert und anschließend werden die Ionen durch den Tandem-Beschleuniger auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt. In speziellen Magneten und Detektoren können die gesuchten Isotope extrem empfindlich nachgewiesen werden. Es konnte durch den Nachweis von Eisen-60 in Mangankrusten aus dem Pazifik gezeigt werden, dass vor ca. 3 Millionen Jahren eine Supernova-Explosion in der „Nähe“ unseres Sonnensystems stattgefunden hat. Das Beschleunigerlabor ist weltweit die einzige Einrichtung, an der dieses Experiment durchgeführt werden konnte. Siehe GAMS.
Biologische Strahlenwirkung:
Im Mittelpunkt steht die Erforschung der Wirkung von radioaktiven Strahlen auf biologische Systeme, also letztlich auch auf den Menschen.
Insbesondere die Wirkung kleiner Strahlendosen auf Lebewesen ist nach wie vor nicht völlig geklärt. Mit Hilfe der Beschleunigermassenspektrometrie werden die Strahlendosen, denen die Opfer des Atombombenabwurfs über Hiroshima ausgesetzt waren, aus Proben vom Explosionsort bestimmt. Hier finden Sie einen Artikel dazu.
Mit Hilfe der Mikrostrahlapparatur SNAKE können Zellen bzw. Zellkerne gezielt mit einzelnen Ionen bestrahlt werden und anschließend die Reaktion der Zelle untersucht werden.
Diese Studien dienen letztendlich der Verbesserung von Tumortherapien durch Ionenbestrahlung. Für derartige Bestrahlungen werden hier am Labor spezielle Detektoren entwickelt. Mehr Informationen dazu finden Sie am Lehrstuhl für medizinische Physik an der LMU.