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Alpha-Teilchen und Röntgenstrahlen finden alle Atome

Das dritte Spektrometer war universeller, ein Alpha-Partikel-Röntgenspektrometer. Es sollte bestimmen, welche Elemente sich in einer Probe befinden. Dafür benutzte es Curium-244 und Plutonium-240 als Strahlungsquellen, die wesentlich längere Halbwertszeiten haben. Die Alpha-Teilchen aus der Curium-244-Quelle verlieren bei der Kollision mit Atomen an der Oberfläche Energie, abhängig davon, wie schwer das Atom ist. Je leichter das Atom, desto mehr Energie geht dem Alpha-Teilchen verloren. Schwere Atome lassen sich damit aber kaum voneinander unterscheiden.

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Röntgenspektrometer haben das umgekehrte Problem. Sie identifizieren Elemente, indem einzelne Elektronen aus einem Atom entfernt werden. Ihr Platz wird dann von anderen Elektronen eingenommen, bei diesem Prozess wird aber wieder Energie in Form von Röntgenstrahlung frei. Je schwerer ein Atom ist, desto stärker sind die inneren Elektronen an den Atomkern gebunden, desto mehr Energie wird als Strahlung frei und desto leichter lassen sich die Unterschiede zwischen verschiedenen Atomen messen.

Plutonium-240 erspart die Röntgenröhre

Die Elektronen lassen sich sowohl mit Alpha-Partikeln als auch mit Röntgenstrahlung aus der Schale entfernen. Allerdings kann die Röntgenstrahlung tiefer eindringen und untersucht damit andere Teilchen als die Alpha-Teilchen, die schneller abgebremst werden. Um nun keine schweren Röntgenröhre verbauen zu müssen, die viel Energie verbrauchen, kommt stattdessen Gammastrahlung zum Einsatz.

Physikalisch besteht zwischen Röntgen- und Gammastrahlung kein Unterschied, nur die Quelle ist unterschiedlich. Gammastrahlung stammt aus radioaktiven Prozessen im Atomkern, während man im Zusammenhang mit Elektronen von Röntgenstrahlung spricht. Als Strahlungsquelle kommt im Spektrometer Plutonium-240 zum Einsatz, das schwache Gammastrahlung mit 14 und 18 Kiloelektronenvolt (keV) Energie abgibt. In der Medizin ist Strahlung mit 30 bis 160 keV üblich. Starke Gammastrahler erreichen einige tausend keV und lassen sich deutlich schechter abschirmen.

Drei neue Rover sollen zum Mars fliegen

Mit den Daten dieser beiden Instrumente, dem Mikroskop und den Kameras, untersuchten die Rover Spirit und Opportunity seit 2004 die Marsoberfläche. Immer noch aktiv ist der mit einem Radioisotopengenerator betriebene Rover Curiosity, dessen Einsatz dank seiner unabhängigen Energiequelle nicht von dem globalen Staubsturm betroffen war. Durch die größere Leistung kann der Rover außerdem einen Laser betreiben, der Gesteinsproben verdampfen kann, wodurch spektrographische Untersuchungen zur Bestimmung einer großen Vielfalt chemischer Verbindungen möglich werden, nicht nur von Eisenverbindungen.

In zwei Jahren soll nach Curiosity ein ähnlich gebauter Nachfolger landen. Wenn alle geplanten Missionen funktionieren, kämen dann noch der europäische Exomars Rover und ein chinesischer Marsrover hinzu, womit 2021 gleich vier Rover gleichzeitig auf dem Mars unterwegs sein könnten.

 Deutsches Spektrometer misst winzige Abweichungen
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Cespenar 16. Feb 2019 / Themenstart

Jaja ich weiß der ist viel zu weit weg von Opportunity, hat wichtigeres zu tun und...

Vögelchen 15. Feb 2019 / Themenstart

https://www.youtube.com/watch?v=UE0Jk0KqKRc

Arsenal 15. Feb 2019 / Themenstart

Thanks for bringing us along... Mouse-Over: Thanks for bringing us along...

dabbes 15. Feb 2019 / Themenstart

Die Nasa kann ihn ja einschicken und das Porto bezahlen ;-)

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