Published March 1984 | Version v1
Journal article

Determination of few to single atoms by analytical instrumentation and radiochemical processes

Creators

  • 1. Kernforschungszentrum Karlsruhe G.m.b.H. (Germany, F.R.). Schule fuer Kerntechnik

Description

Presently, there exist two different methods to reach the boundary of analytical chemistry: the determination of single atoms: 1. Resonanz Ionization Spectrometry (RIS) use the selective multistep excitation and subsequent ionization of gaseous atoms by laser light. By this way, single Cs and Na atoms were detected. - 2. Determination of decay products of a radioactive nuclide allows the identification of a single nuclide of the single α-particle (or spontaneous fission fragment) is unambigously detected. The effectiveness of this procedure was clearly demonstrated by the recent discovery of a single, very short-lived atom of the new element 109 with the Darmstadt Heavy Ion Accelerator, produced by ''cold'' fusion of 209Bi and 54Cr. - Very small amounts of material up to 10-15 g/g (and even lower) uses the ''Accelator-Centered Mass Spectrometry'', by which method negatively charged ions were accelerated in the first step. This method is primarily being used for determination of long-lived, naturally occuring radionuclides like 10Be, 14C, 26Al, 36Cl, and 129I which are formed by cosmic rays interaction, especially for improved and more accurate dating of biological and sedimental materials. It allows higher sensitivity than normal radiometric procedures. The combination of the ACMS-technique with the RIS procedure will allow in future the determination of very small amounts of many elements up to 10-20 g/g. (orig.)

Abstract (German)

Derzeit sind zwei Verfahren bekannt, die die Grenze der analytischen Chemie - den Nachweis einzelner Atome - erreichen: 1. Die Resonanz-Ionisierungs-Spektroskopie (RIS), bei der gasfoermige Atome durch eine Mehrstufenanregung mit Laserstrahlen selektiv ionisiert werden. Mit dieser Methode gelangt z. B. der Nachweis einzelner Cs- und Na-Atome. - 2. Die Bestimmung der bei einem radioaktiven Zerfall instabiler Nuklide emittierten α-Teilchen (oder Spontanspaltfragmente). Der rein physikalische Nachweis eines einzigen, nur wenige Millisekunden lebenden Atoms des neuen Elements 109 (= Eka-Rhenium) am Schwerionenbeschleuniger in Darmstadt, gebildet ueber die ''kalte'' Fusion von 209Bi und 54Cr, demonstriert den gegenwaertigen Entwicklungsstand dieses Verfahrens. - Eine neue Technik zur Bestimmung sehr geringer Substanzmengen bis zu 10-15 g/g nutzt den Beschleuniger als Massenspektrometer, wobei in der ersten Stufe negative Ionen beschleunigt werden. Langlebige, natuerlich vorkommende, in der Hoehenstrahlung gebildete Radionuklide wie 10Be, 14C, 26Al, 36Cl oder 129J lassen sich hiermit in sehr geringen Konzentrationen bestimmen. Diese Methode erlaubt eine Verbesserung der gegenwaertigen Datierungsverfahren, da mit ihr geringere Konzentrationen an den Radionukliden bestimmt werden koennen als mit den radiometrischen Verfahren. - Durch Kombination dieser ''accelerator-centered mass spectromery technique'' mit der RIS lassen sich fuer viele Elemente Nachweisgrenzen bis zu 10-20 g/g erwarten. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Zum Nachweis weniger bis einzelner Atome durch instrumentelle Analytik und radiochemische Verfahren

Publishing Information

Journal Title
Chem. Ztg.
Journal Volume
108
Journal Issue
3
Series
CODEN: CMKZA.;Chem. Ztg.
Journal Page Range
95-100
ISSN
0009-2894