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Kombinierte Elektronen-Spin-Resonanz- und Uranreihen-Datierung von Zahnschmelz

Hoffmann, Dirk

English Title: Coupled Electron-Spin-Resonance- and Uranium-series-dating of tooth enamel

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PDF, German
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Abstract

Eine kombinierte Methode von ESR- und Uranreihen-Datierung zur Altersbestimmung von Zahnschmelz wird in dieser Arbeit entwickelt. Hierzu werden systematische Untersuchungen des ESR-Spektrums von Zahnschmelz durchgeführt und darauf basierend eine Auswertung von ESR-Spektren mittels digitaler Anpassung von Referenzspektren vorgeschlagen. Untersuchungen zum thermischen Verhalten des dem CO2--Radikal zugeordneten Datierungssignals zeigen eine vorübergehende Intensitätszunahme durch Erhitzen. Zur Erklärung dieses Signalverhaltens wird ein Modell entwickelt. Weiterhin zeigt sich, daß kurzlebige Signale drei Tage nach einer künstlichen Bestrahlung keinen Einfluß mehr auf die Intensität des Datierungssignals haben. Ein Meßprotokoll für die präzise Bestimmung einer Äquivalenzdosis in Zahnschmelz wird aus den Ergebnissen entwickelt. Mittels Spaltspurenanalysen wird die lokale Urankonzentrationsverteilung in Zähnen bestimmt. Dies ermöglicht eine gezielte Beprobung für ESR- und U/Th-Messungen. Die Uran- und Thoriumkonzentrationen in den für die Dosisleistung relevanten Bereichen werden durch Thermionen-Massenspektrometrie (TIMS) mit großer Präzision bestimmt. U/Th-Analysen zeigen, daß ein Zahn als offenes System betrachtet werden muß und Uran nachträglich in großen Mengen aufgenommen wird. Ausgehend von einer exponentiellen Sättigungsfunktion zur Beschreibung der Uranaufnahme wird ein Modell zur kombinierten Anwendung der ESR- und U/Th-Datierung präsentiert, das die Datierung von Zähnen ermöglicht, die bislang nicht datiert werden konnten. Es werden in dieser Arbeit Zähne aus archäologisch relevanten Fundstellen in Frankreich und Deutschland zeitlich eingeordnet.

Translation of abstract (English)

A coupled method of Electron-Spin-Resonance- and Uranium-series-dating of tooth enamel is developed. Based on systematical analyses of the ESR spectrum of tooth enamel a digital evaluation by spectral deconvolution is suggested. Investigations on thermal behaviour of the CO2--dating-signal show a transient increase of the signal intensity, which is explained by a model presented in this work. Moreover, it is observed that three days after artificial irradiation overlapping transient signals have no further influence on the CO2--signal intensity. A suitable protocol for ESR signal growth curves is developed. Local uranium concentrations in teeth are shown by fission track analyses, which enables a selective sampling for ESR- and U/Th-measurements. Uranium and thorium concentrations are determined with high precision using thermal ionization mass spectrometry (TIMS). It is shown by U/Th-analyses that a tooth is an open system and a large amount of uranium uptake occures after burial. Based on uranium uptake, described by an exponential saturation function, a model for coupled ESR- and uranium-series-dating is presented. Teeth, found in archeological sites in France and Germany, are dated.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Mangini, Prof. Dr. Augusto
Date of thesis defense: 30. January 2002
Date Deposited: 11. Feb 2002 00:00
Date: 2001
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Institute of Environmental Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: ESR-Datierung, Zahnschmelz
Uncontrolled Keywords: Uranreihen-Datierung , Festkörperdosimetrie , Elektronenspinresonanz , Massenspektrometrie , SpaltspurenESR-dating , uranium-series-dating , solid state dosimetry , tooth enamel , mass spectrometry
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