High-flux Prompt Gamma Activation Analysis Based Techniques for Non-destructive Elemental Analysis of Cultural Heritage Objects

Abstract

Die Prompt Gamma-Aktivierungsanalyse (PGAA) ist eine nukleare Technik, die sich für die zerstörungsfreie Volumenanalyse von wertvollen archäologischen Objekten eignet. Sie wird an mehreren Neutronenzentren in der ganzen Welt angewandt, z. B. am Heinz Maier-Leibnitz Zentrum in Garching bei München, an dem der stärkste Strahl mit kalten Neutronen betrieben wird. PGAA ist ideal für die Analyse der leichten Elemente, die die Hauptbestandteile von archäologischen Funden bilden, während die Neutronenaktivierungsanalyse eine ergänzende Methode zur Bestimmung von Spurenelementen bietet, die sich ebenfalls in dem starken Strahl am MLZ (in-beam NAA) durchführen lässt. Um die interne Struktur von komplexen Objekten zu untersuchen, kann PGAA mit Tomographie und Abtasten (Mapping) kombiniert werden. Diese Technik wurde erfolgreich in einer Serie von archäologischen Anwendungen eingesetzt: Herkunftsstudien von Ton-Schmelztiegeln, Bestimmung von Chlorspuren in korrodierten Eisenobjekten und Bronzeskulpturen sowie 3D- Rekonstruktion und Element-Mapping von komplexen Artefakten wie Vasen und Fibeln.