Bildgebung mit Neutronen in der Kulturerbeforschung

Zahn Oben links ist der Unterkiefer des frühen Menschen aus Java, rechts oben ist der fossile Orang-Utan-Zahn zu sehen und das Felsstück unten enthält den Oberkiefer der Meerkatzenart. Maßstab: 1cm. © C. Zanolli

Oben links ist der Unterkiefer des frühen Menschen aus Java, rechts oben ist der fossile Orang-Utan-Zahn zu sehen und das Felsstück unten enthält den Oberkiefer der Meerkatzenart. Maßstab: 1cm. © C. Zanolli

Röntgenscanner gibt es in vielen Museen und Forschungszentren, so dass sie immer die erste Wahl für die Untersuchung von Kulturgütern sind. Röntgenstrahlen versagen jedoch, wenn Metallgegenstände mit organischen Substanzen im Inneren (z. B. religiöse Relikte) oder Knochen in Kreidefelsen oder sogar wenn eisenhaltige klastische terrestrische Ablagerungen (“rote Betten”) untersucht werden müssen.
Die Bildgebung mit Neutronen eignet sich ideal für Anwendungen im kulturellen Erbe auch bei kleinen Reaktoren mit moderater Bildauflösung. In jüngster Zeit wird jedoch hochauflösende Bildgebung zunehmend für detailliertere Studien verwendet, insbesondere in der Paläontologie. Der spezielle Kontrast für Wasserstoff und zwischen benachbarten Elementen im Periodensystem ermöglicht neue Anwendungen, die für Röntgenstrahlen nicht zugänglich sind, wie organisches Material in geschlossenen Behältern aus Keramik oder Metallen, versteinerte Knochen in Kreidefelsen oder in eisenhaltigen “roten” Betten und sogar für Tier- und Hominidenzähne. Spaltneutronen erlauben die Untersuchung großer Proben, die ansonsten eine hohe Dämpfung für thermische Neutronen zeigen.
Neutronen stellen auch einen Kontrast zwischen vielen benachbarten Elementen im Periodensystem oder zwischen sehr ähnlichen Materialien wie Schmelz und Dentin in fossilen Zähnen dar. Kalte Neutronen werden in der ANTARES-Anlage eingesetzt, und Spaltneutronen sind in der NECTAR-Anlage verfügbar, um große Proben zu durchdringen.

Mehr in der Originalpublikation (nur Englisch): Burkhard Schillinger, Amélie Beaudet, Anna Fedrigo, Francesco Grazzi, Ottmar Kullmer, Michael Laaß, Malgorzata Makowska, Ingmar Werneburg and Clément Zanolli, Neutron Imaging in Cultural Heritage Research at the FRM II Reactor of the Heinz Maier-Leibnitz Center; Journal of Imaging 4(1), 22 (2018)