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Isotopenlabor

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Stabile Isotope kommen natürlicherweise in der Umwelt vor. Kohlenstoff zum Beispiel besteht nicht nur aus dem «normalen» 12C (d.h. Atomgewicht=12), sondern es gibt auch einen geringen Anteil von dem schwereren 13C. Beide Isotope werden von den Pflanzen bei der Fotosynthese aufgenommen, jedoch verändert sich dabei das Isotopenverhältnis. Je nach Klima und weiteren Umweltbedingungen findet man darum im Pflanzenmaterial ein anderes Isotopenverhältnis 13C/12C. Misst man dieses Verhältnis im Holz von Bäumen, so kann man etwa den Einfluss von Trockenheit rekonstruieren.

An der WSL betreiben wir mehrere Massenspektrometer zur Bestimmung der Isotopenverhältnisse, wobei nicht nur Isotope von Kohlenstoff, sondern auch von Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff analysiert werden. Mit diesem Instrumentarium können wir eine ganze Palette von wichtigen Fragen zum Nährstoff- und Wasserhaushalt in Wäldern beantworten. Insbesondere nützlich dabei ist die sogenannte komponenten-spezifische Isotopenanalyse, wobei einzelne Blattbestandteile, wie z.B. Zucker, untersucht werden.

Diese Analysen machen wir einerseits für WSL-interne Projekte, wird sind aber im Rahmen von Forschungsprojekten auch interessiert an der Zusammenarbeit mit anderen Institutionen.

 
 

Neues Instrument: Laser-Ablation Massenspektrometer

Dieses Instrument ermöglicht eine hochauflösende Isotopenanalyse organischer Materie, wie z.B. Baumringe, und kann die notwendigen zeitlichen Informationen für ein besseres Verständnis des Zusammenhangs zwischen klimatischen Faktoren, pflanzeninternen Prozessen und Baumwachstum liefern.

Der LA-IRMS-Aufbau besteht aus einem UV-Laser zur Ablation kleiner Holzproben, einem Cryoflex zur Sammlung des entstehenden CO2 mit Flüssigstickstoff-Fallen und einem Isotopenverhältnis-Massenspektrometer zur Messung des stabilen Kohlenstoffisotopenverhältnisses d13C. Der Laser schießt auf eine Probe, die sich in einer versiegelten Kammer befindet. Die Kammer ist zur präzisen Positionierung auf einem 3D-beweglichen Tisch montiert. Der bei der Laserablation entstehende organische Staub wird mit Helium durch einen Ofen transportiert, wo er zu CO2 verbrannt wird. Um genügend Material zu erhalten, ist eine Punktgröße von 100µm (0,1 mm) optimal. Der Laserabtrag dieser Materialmenge ist ausreichend für eine zuverlässige Analyse. Eine höhere räumliche Auflösung bis zu 30µm ist jedoch möglich, wenn Material aus mehreren Schüssen kombiniert wird.

 

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