Thorium-232

Thorium ist in der Natur zu finden, es kommt hauptsächlich in dem Erz Monazit vor, einem komplexen Phosphat aus Thorium, Uran, Cer und Lanthaniden. Mit einer Halbwertszeit von 14 Milliarden Jahren ist es das Ausgangsisotop der 4n+0 Zerfallskaskade. Details des Zerfalls siehe unten.

Thorium findet sich teilweise noch in Glühstrümpfen (Auer-Strümpfe), wie sie in Camping-Gaslampen verwendet werden. Nicht eingebrannte Glühstrümpfe eignen sich gut zur Aufnahme des komplexen γ-Spektrums von Thorium und seinen Zerfallsprodukten. Bereits in einer Lampe betriebene Glühstrümpfe sind spröde und zerfallen schnell zu radioaktivem Pulver, was die Handhabung sehr erschwert. Je nach Herstellungsverfahren liegen in frisch hergestellten Glühstrümpfen die Thoriumisotope Th-232 und Th-228 vor, die restlichen Elemente der Zerfallskette bilden sich erst im Laufe der Zeit. Aufgrund der zwei Isotope entstehen die Folgeprodukte unterhalb des Th-228 nicht einfach exponentiell. Entsprechend der Halbwertszeit des Thorium-228 von ca. 2 Jahren und der Halbwertszeit des Radium-228 von fast 6 Jahren ergibt sich hier ein komplizierter Verlauf der Intensitäten.

Das Thoriumoxid sorgt in den Glühstrümpfen für eine besonders hohe Lichtausbeute, da es kein schwarzer Strahler ist, sondern nur wenig thermische Infrarotstrahlung aussendet und dafür vermehrt sichtbares Licht emittiert (selektiver Emitter). Die Radioaktivität des Thoriums ist für die Lichtausbeute nicht relevant. Aufgrund der radioaktiven Problematik sind neuere Glühstrümpfe überwiegend aus Yttriumoxid hergestellt, das nicht radioaktiv ist, aber etwas weniger hell leuchtet.

γ-Spektrum einer 15 Jahre alten Thorium Quelle

Im γ-Spektrum des Thoriums findet man Linien von verschiedenen Isotopen der Zerfallskette. Deutlich sichtbar sind hier folgende Linien, jeweils aus angeregten Zuständen eines Kerns nach β-Zerfall.

Th-228*: 338,32 keV, 911,204 keV

Bi-212*: 238,632 keV

Pb-208*: 583,191 keV, 860,564 keV

Dazu kommt noch eine Überlagerung von Kα-Linien im Bereich von 80 – 90 keV. Im Gegensatz zum Radium erkennt man hier eine Überlagerung mindestens zweier Linien, da neben der Komponente bei 80 keV auch eine bei 90 keV auftritt. Da die Kernabregung über innere Konversion in Konkurrenz zur γ-Emission stattfindet, sind die γ-emittierenden Isotope auch gute Kandidaten für Kα-Emissionen. Die Energien liegen bei 74,96 keV (Pb-208), 77,1 keV (Bi-212) und 93,3 keV (Th-228).

Zurück zur Übersicht


www.ld-didactic.com