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Modelling quartz luminescence signal dynamics relevant for dating and dosimetry

Projektleiter: Dr. Christoph Schmidt

Projektstart: 1.10.2015
Projektnummer: SCHM 3051/4-1
Geldgeber:

DFG

Projektmitarbeiter:

Externe Partner:


Projektbeschreibung:

Thermolumineszenz (TL) und optisch stimulierte Lumineszenz (OSL) von Quarz haben sich zu den wichtigsten Datierungstechniken in der Archäologie und den Geowissenschaften entwickelt.
Um zuverlässige und präzise Datierungsergebnisse zu erhalten, ist ein grundlegendes Verständnis der komplexen Prozesse von Ladungsträgerbewegungen im Kristallgitter unerlässlich. Kinetische Quarz-Lumineszenz-Modelle tragen substantiell dazu bei, bestehende Theorievorstellungen mit experimentellen Befunden in Einklang zu bringen, indem die Lumineszenzeigenschaften für unterschiedliche Bedingungen in der Natur und im Labor simuliert werden. Obwohl die Vielzahl existierender Quarz-Lumineszenz-Modelle teilweise eine realistische Simulation von TL- und OSL-Signalen erlaubt, gelingt dies für das Radiofluoreszenz (RF-)Signal von Quarz bisher nicht. Das Projekt zielt darauf ab sowohl bestehende kinetische als auch stochastische (‚Monte Carlo‘) Quarz-Modelle zu vereinen und zu einem integrierten Modell weiterzuentwickeln. Ziel ist die Simulation und damit einhergehend ein umfassenderes Verständnis einer weitaus höheren Zahl beobachteter Lumineszenzphänomene von Quarz. Beispielhaft sind zu nennen die Signaldynamik der Quarz-RF, Verlagerung des Hauptemissionspeaks mit der Messtemperatur oder generell variierende Lumineszenzeigenschaften von Quarz unterschiedlicher geologischer und geographischer Herkunft oder Transportgeschichte.

 

 

Both thermally stimulated (TL) and optically stimulated luminescence (OSL) of quartz are important dating techniques in archaeology and Earth-Sciences. For obtaining reliable and precise dating results, a profound understanding of the complex processes of charge transfer in the crystal lattice is essential. Recent kinetic quartz luminescence models significantly contribute to adapting existing theories to experimental observations, by simulating quartz luminescence behaviour for different scenarios (e.g., sedimentary history, laboratory measurement conditions). Although the variety of diverse existing quartz models partially appear to succeed in simulating realistic TL and OSL signals, quartz radiofluorescence (RF, luminescence emitted during ionizing irradiation) behaviour differs substantially from model predictions. This project aims at further developing and improving ‘traditional’ kinetic as well as stochastic (‘Monte Carlo’) models towards an integrated and more comprehensive model capable of reproducing a much wider range of observed luminescence phenomena (e.g., RF signal dynamics, change in peak emission wavelength with measurement temperature) as well as reflecting the range of different luminescence behaviour observed among quartz samples from different geological or geographical origin and with various sedimentary history.

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Universität Bayreuth -