DE19507301A1 - Verfahren zur Markierung und Identifizierung von Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Markierung und Identifi­ zierung von Stoffen.

Die Notwendigkeit der Identifizierbarkeit von Stoffen ist vieler­ orts gegeben. So wird beispielsweise die Ausbreitung von Grund­ wasser dadurch festgestellt, daß dem Grundwasser bestimmte Farb­ substanzen zugemischt werden, anhand derer sich die Ausbreitung feststellen läßt. Eine derartige Beimengung von Farbsubstanzen ist aber unerwünscht, da der Verbraucher das entsprechend einge­ färbte Wasser für verunreinigt hält und nicht mehr abnehmen will.

Auch bei der Identifizierung von Materialien dahingehend, aus wel­ chem Herstellbetrieb sie stammen, wird bereits versucht, diese anhand von beispielsweise aus dem Fabrikationsprozeß herrühren­ den typischen Stoffkombinationen zu erkennen. Dabei werden ver­ schiedenste Analysenmethoden angewandt. Hier besteht allerdings der Nachteil, daß es auch eine Vielzahl von industriell herge­ stellten Stoffen gibt, die später nicht mehr eindeutig identifi­ zierbar sind. Mit anderen Worten können diese Stoffe hinterher nicht mehr einem bestimmten Hersteller zugeordnet werden.

Eine Beimengung von Substanzen zur Identifizierung ist in der Regel deshalb nicht wünschenswert, da hier die chemischen bzw. physikalischen Eigenschaften der Stoffe verändert werden.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Markierung und Identifizierung von Stoffen an die Hand zu geben, bei denen die zu identifizierenden Stoff unzweideutig gekennzeichnet wer­ den können, wobei deren chemische und physikalische Eigenschaft nicht verändert wird und wobei diese Stoffe hinterher sicher wie­ der identifizierbar sind.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach werden bestimmte Stoffe mit Spuren von Markierungselementen versehen, wobei die Stoffe aus dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Matrixelementen bestehen. Die Markierungselemente bestehen zumindest aus einem Element der im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Gruppe. Eine Probe des entsprechend markierten Stoffes wird dann zur Identifizierung einer Neutronen­ strahlung zur Aktivierung ausgesetzt und die in der aktivierten Probe enthaltenen Elemente werden anschließend mit einem Detek­ tor bestimmt. Diese Meßmethode ist als Neutronenaktivierungsana­ lyse (NAA) bereits bekannt.

Die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) beruht auf der Wechselwir­ kung von Neutronen mit den Atomkernen einer Probe. Durch Bestrah­ lung von Neutronen werden stabile Isotope in radioaktive Isotope umgewandelt, die mit einer charakteristischen Halbwertzeit zer­ fallen. Die beim Zerfall emittierte γ-Strahlung wird beispiels­ weise mit einem Germanium-Halbleiterdetektor gemessen. Die Ener­ gie der γ-Linien erlaubt die Identifizierung der radioaktiven Isotope. Die Intensität der γ-Linien läßt auf die Mengen der ursprünglich vorhandenen Atomkerne schließen.

Die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) ist ein hochempfindliches Verfahren, das in Einzelfällen Konzentrationen bis 10^-16 g/g nachweisen kann. Diese Empfindlichkeit wird jedoch nur für Pro­ ben erreicht, die aus nicht oder nur schlecht aktivierbaren Ele­ menten bestehen und keine Spuren an gut aktivierbaren Elementen besitzen. Diese Eigenschaft macht sich die hier vorliegende Er­ findung zunutze, da die Neutronenaktivierungsanalyse zur Analyse von Reinstmaterialien mit geeigneten Matrixelementen, wie bei­ spielsweise Silizium, Siliziumoxid, Quarz, Graphit und Kunst­ stoff angewandt wird.

Neben dieser enormen Empfindlichkeit bietet die Neutronenakti­ vierungsanalyse (NAA) eine Reihe spezifischer Eigenschaften, die sich in der Anwendung sehr vorteilhaft auswirken. Hierzu zählt in erster Linie die Möglichkeit, sehr große Proben ohne weitere Zerlegung zu analysieren. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Neutronen keine elektrische Ladung besitzen und die Probe nahezu ungehindert durchdringen. Die γ-Strahlung wird zwar durch das Probenmaterial stärker geschwächt als die Neutronen, ein empfindlicher Nachweis ist dennoch für Probenvolumina bis zu einigen Litern möglich. Aufgrund der hohen Empfindlichkeit ist andererseits auch die Analyse von sehr kleinen Proben im Mikro­ grammbereich möglich.

Da die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) auf einer rein nukle­ aren Wechselwirkung beruht, spielt für die Analyse weder der physikalische noch der chemische Zustand der Proben eine Rolle. Es können sowohl feste auch als flüssige Proben untersucht wer­ den. Die Anwendung wird lediglich durch bestrahlungs- und sicher­ heitstechnische Randbedingungen beschränkt. Dies erlaubt nicht nur eine flexible Handhabung, sondern ermöglicht auch eine beson­ ders einfache und zuverlässige Kalibrierung.

Eine wichtige Eigenschaft ist die inhärente Zuverlässigkeit der Ergebnisse, die die Neutronenaktivierungsanalyse (NAA) als Refe­ renzmethode prädestinieren. Durch die Unabhängigkeit von Umge­ bung und chemischem Zustand sind die Fehlereinflüsse begrenzt und gut kontrollierbar. Dies führt zu Ergebnissen, die frei von systematischen Fehlern sind.

Vorteilhafte Ausbildungen des Hauptanspruchs ergeben sich aus den sich an diesen anschließenden Unteransprüchen. Demnach wer­ den die Markierungselemente in einer Größenordnung von 10^-12 bis 10^-9 g/g-Matrixmaterial zugemischt. Bei diesen geringen Konzen­ trationen der erfindungsgemäß verwendeten Markierungselemente ist es gewährleistet, daß die chemischen und physikalischen Eigenschaften des markierten Stoffes nicht beeinflußt sind.

Vorteilhaft ist es, wenn das Markierungselement zu einem vorher festgelegten Massenanteil bezogen auf die Masse des Matrixmate­ rials zugegeben wird. Dabei werden natürlich nur solche Markie­ rungselemente zugegeben, die in dem zu kennzeichnenden Stoff auf­ grund des Herstellungsprozesses oder von Natur aus nicht vorhan­ den sind. Aufgrund dieser bevorzugten Maßnahme läßt sich nicht nur eine qualitative sondern auch eine quantitative Analyse vor­ nehmen. So kann beispielsweise festgestellt werden, ob der ur­ sprünglich entsprechend markierte Stoff zwischenzeitlich mit an­ deren Stoffen vermischt oder vermengt wurde. Es läßt sich auch feststellen, zu welchem Anteil der Stoff mit anderen Stoffen ver­ mischt oder vermengt wurde.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß mehrere Markierungselemente in einem bestimmten Ver­ hältnis zueinander als Markierungssubstanz eingesetzt werden.

Hierbei ergibt sich ein bestimmter Identifizierungsschlüssel, der Sicherheit davor gewährt, daß eine entsprechende Markierung beispielsweise von anderen Herstellern nachgeahmt wird. Bei einem derartigen Markierungsschlüssel, der beispielsweise aus drei oder mehr Elementen besteht, die in einem vorher festgeleg­ ten Mischungsverhältnis zueinander beigemengt werden, ist der Schutz vor unerwünschten Nachahmern wesentlich erhöht. Zusätz­ lich lassen sich durch derartige Markierungsschlüssel bestimmte Produktionsorte bzw. Produktionszeitpunkte, beispielsweise für Kunststoffe, Graphitelektroden, Nahrungsmittel, oder aber auch Verursacherorte bzw. Verursacherzeitpunkte, beispielsweise für Abwasser, feststellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich besonders vorteilhaft zur Kennzeichnung und Identifizierung von Silizium, Silizium­ oxid, Wasser bzw. Abwasser, Öl bzw. Ölprodukten, Kunststoffen, Graphit oder Nahrungsmitteln verwenden.

Claims (5)

1. Verfahren zur Markierung und Identifizierung von Stoffen,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stoffe mit Spuren von Markierungselementen versehen werden, wobei die Stoffe im wesentlichen aus einem oder meh­ reren der folgenden Matrixelemente bestehen: H, Li, Be, B, C, N, 0, F, Mg, Al, Si, Cl, Ti, V, Nb, Rh, Tl, Pb, Bi,und wobei die Markierungselemente zumindest ein Element der folgenden Gruppe enthalten:Na, P, S, Sc, Cr, Mn, Fe, Co, Zn, Ga, As, Se, Br, Rb, Sr, Y, Zr, Mo, Ru, Ag, Cd, In, Sn, Sb, Te, Cs, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Ho, Yb, Lu, Hf, Ta, W, Re, Os, Ir, Pt, Au, Hg, Th, U,daß eine Probe des markierten Stoffes einer Neutronenstrah­ lung zur Aktivierung ausgesetzt wird und daß die in der akti­ vierten Probe enthaltenen Elemente anschließend mit einem Detektor bestimmt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungselemente in einer Größenordnung von 10^-13 bis 10^-6 g/g-Matrixmaterial, vorzugsweise 10^-12 bis 10^-9 g/g-Matrixmaterial, zugemischt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungselement zu einem vorher festgelegten Mas­ senanteil bezogen auf die Masse des Matrixmaterials zugege­ ben wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeich­ net, daß mehrere Markierungselemente in einem bestimmten Ver­ hältnis zueinander als Markierungssubstanz eingesetzt wer­ den.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß es zur Kennzeichnung und Identifizierung von Sili­ zium, Siliziumoxid, Wasser bzw. Abwasser, Öl, Kunststoffen, Graphit oder Nahrungsmitteln verwendet wird.