Kosmogenes Beryllium (¹⁰Be)

Beryllium hat ein stabiles Nuklid (⁹Be) und zwei kosmogene Radionuklide, ⁷Be und ¹⁰Be; die Halbwertszeit von ⁷Be (53 Tage) ist für die meisten geowissenschaftlichen Anwendungen zu kurz. Durch seine lange Halbwertszeit von 1.39 Ma Jahren ist ¹⁰Be für geologische Anwendungen im gesamten Quartär und im Pliozän geeignet.

¹⁰Be wird in oberflächennahen Gesteinen und Mineralien vorwiegend durch Spallationsreaktionen an Sauerstoff gebildet. In der Erdatmosphäre wird ¹⁰Be an Stickstoff und Sauerstoff produziert  (ebenfalls durch Spallation). Für in-situ Anwendungen (Anwendungen, die auf im Gestein/Mineral gebildeten kosmogenen Nukliden beruhen) stört dieses atmosphärische ¹⁰Be; ein wesentlicher Teil des analytisch-präparativen Aufwands geht deshalb in die quantitative Trennung der atmosphärischen und in-situ gebildeten Komponenten. In der überwältigenden Mehrheit der in-situ ¹⁰Be Anwendungen wird Quarz als Targetmineral verwendet. Bei anderen Mineralien gestaltet sich die quantitative Entfernung der atmosphärischen Komponente schwierig. Generell ist ¹⁰Be das meistverwendete kosmogene Nuklid für terrestrische in-situ Anwendugen. Ein wichtiges Augenmerk in der analytisch-präparativen Vorbereitung von ¹⁰Be Proben für die AMS-Messung ist die möglichst quantitative Entfernung von Bor, dessen Isotop ¹⁰B als Interferenz während der AMS-Messung stört. Eine weitgehend Bor-freie/-arme Umgebung während der chemischen Aufbereitung ist daher wichtig.

Kosmogenes Aluminium (²⁶Al)

Aluminium hat ein stabiles Nuklid (²⁷Al) und ein kosmogenes Radionuklid (²⁶Al, Halbwertszeit 700 ka). In geologischen Anwendungen wird ²⁶Al meist zusammen mit ¹⁰Be verwendet. Die Kombination von ¹⁰Be und ²⁶Al lässt komplizierte Expositionssituationen erkennen; weiterhin ist sie die Grundlage der Bedeckungsalterdatierung.

In oberflächennahen Silikaten wird ²⁶Al vorwiegend durch Spallationsreaktionen an Silizium gebildet. Da ein zu hoher Al-Gehalt (>100 ppm) in Proben die AMS-Messung schwierig/unmöglich macht, wird für ²⁶Al fast ausschließlich Quarz verwendet. In Ermangelung geeigneter Targetnuklide in der Erdatmosphäre wird ²⁶Al dort nicht in nennenswerten Umfang gebildet, atmosphärisches ²⁶Al ist daher in der Regel kein Problem.

Ein wichtiger Aspekt in der Bestimmung der ²⁶Al-Konzentration in geologischen Proben ist die genaue Bestimmung des in der Probe vorhandenen stabilen ²⁷Al. Die ²⁶Al-Konzentration wird über das mit der AMS gemessene ²⁶Al/²⁷Al-Verhältnis und die anderweitig gemessene ²⁷Al-Konzentration bestimmt.

Kosmogenes Chlor (³⁶Cl)

Chlor hat zwei stabile Isotope (³⁵Cl und ³⁷Cl) und ein kosmogenes Radionuklid (³⁶Cl, Halbwertszeit 300 ka).

In oberflächennahen Gesteinen/Mineralien wird ³⁶Cl zum großen Teil durch Spallationsreaktionen an Kalzium und Kalium, aber auch an Eisen und Titan gebildet. In chlorhaltigen Proben ist die Produktion durch thermische Neutronen wichtig (³⁵Cl(n,?)³⁶Cl). Da der Fluss thermischer Neutronen empfindlich auf Umweltbedingungen (Feuchtigkeit) reagiert, daher im wahrsten Sinne des Wortes oft unberechenbar ist, sollten Proben idealerweise wenig stabiles Chlor enthalten (<10-20 ppm). Ein Alleinstellungsmerkmal von ³⁶Cl ist, dass es als einziges kosmogenes Nuklid routinemäßig in Karbonaten, Feldspäten und Basalt gemessen werden kann. Karbonate sind in der Regel reich an Kalzium und meist arm an stabilem Chlor, sodass genaue Altersbestimmungen auch an sehr jungen Proben (wenige 100 Jahre) möglich sind.

Neben der Entfernung von chlorhaltigen Phasen aus der Probe (Mineralseparation und chemische Laugung) ist die quantitative Entfernung von Schwefel ein Hauptaugenmerk der chemischen Aufbereitung von Proben für die AMS-Messung. ³⁶S ist eine Interferenz in der ³⁶Cl  Bestimmung.