Bleiwolframat

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Strukturformel
Blei(II)-Ion Orthowolframation
Allgemeines
Name Bleiwolframat
Andere Namen

Blei(II)-wolframat

Summenformel PbWO4
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 7759-01-5
PubChem 24464
Wikidata Q883696
Eigenschaften
Molare Masse 455,04 g·mol−1
Aggregatzustand

fest

Dichte
  • 8,28 g·cm−3[1]
  • 8,46 g·cm−3 (Raspit)[2]
Schmelzpunkt

1123 °C[1]

Löslichkeit

nahezu unlöslich in Wasser[2]

Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung [3]
07 – Achtung 08 – Gesundheitsgefährdend 09 – Umweltgefährlich

Gefahr

H- und P-Sätze H: 302​‐​332​‐​360​‐​373​‐​410
P: 201​‐​273​‐​308+313​‐​501 [3]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
Vorlage:Infobox Chemikalie/Summenformelsuche vorhanden

Bleiwolframat (PWO) ist eine kristalline Verbindung aus Wolfram, Blei und Sauerstoff. Bleiwolframat wird als sehr strahlungsresistenter Szintillator in Kalorimetern der Teilchenphysik verwendet.

Vorkommen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bleiwolframat kommt natürlich als Mineral Stolzit und Raspit vor.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die Kristalle werden sowohl mit dem Czochralski-Verfahren als der Bridgman-Stockbarger-Methode aus einer stöchiometrischen Schmelze von PbO und WO3 hergestellt.[4][5]

Eigenschaften[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bleiwolframat hat eine Schmelztemperatur von 1123 °C, eine Dichte von 8,28 g/cm3 und ist nicht hygroskopisch. Das spektrale Maximum des Szintillationslichts liegt bei 430 nm, dort beträgt der Brechungsindex 2,17. Die Strahlungslänge beträgt 0,89 cm. 80 % des Szintillationslichts wird innerhalb von 25 ns emittiert. Die Szintillationslichtausbeute von Bleiwolframat ist gering und beträgt lediglich 5 % von Bismutgermanat oder 0,6 % von Natriumiodid.[1] Weiterhin ist die Lichtausbeute stark von der Temperatur abhängig.[6] Bei etwa 400 °C setzt sich Raspit in Stolzit um.[2]

Verwendung[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Am Large Hadron Collider am CERN kommt Bleiwolframat in den Detektoren CMS und ALICE zum Einsatz, weiterhin ist ein Einsatz im PANDA-Detektor am FAIR-Beschleunigerzentrum geplant.[1]

ECAL des Compact Muon Solenoids[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das elektronische Kalorimeter ECAL des Compact Muon Solenoids besteht aus einer Röhre aus 61.200 Kristallen und zwei Endelementen aus jeweils 7324 Kristallen. Die Kristalle haben die Abmessungen von 24 × 24 × 230 mm im radialen Bereich und 30×30×220 mm an den Endstücken. Die erwartete Strahlendosis im Laufe von 10 Jahren Betrieb beträgt für den radialen Bereich 4000 Gy und 2·1013 Neutronen/cm2, an den Endstücken wird die fünfzigfache Dosis erwartet. Durch die hohe Strahlungsdosis wird im CMS eine Schwankung der Transmittivität um etwa 5 % erwartet. Zur Korrektur der Schwankungen ist das CMS mit einem System ausgestattet, mit welchem zu Kalibrierungszwecken Laserlicht über Glasfaser in die einzelnen Kristalle eingekoppelt wird.[6]

ALICE-PHOS-Detektor[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im PHOS-Kalorimeter des ALICE-Detektors kommen Kristalle der Abmessung 22×22×180 mm zum Einsatz. Die Kristalle sind mit etwa 100 ppm Yttriumoxid dotiert. Zur Erhöhung der Lichtausbeute werden die Bleiwolframat-Kalorimeter im ALICE-Detektor auf −25 °C abgekühlt. Nach zehnjährigem Betrieb wird eine Strahlendosis von 1 Gy und eine Neutronendosis von 2·1010 Neutronen/cm2 erwartet.[4]

PANDA-EMC-Detektor[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Im elektromagnetischen Kalorimeter (EMC) des PANDA-Detektors kommen 16.000 Bleiwolframat-Kristalle von etwa 21 × 28 × 200 mm mit dem Gewicht von etwa einem Kilogramm zum Einsatz. Die Betriebstemperatur des EMC beträgt −25 °C.[1]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e Florian Feldbauer: Studien zur Strahlenhärte von Bleiwolframat-Kristallen, Masterarbeit. Ruhr-Universität Bochum, 2009, abgerufen am 2. April 2010 (PDF, deutsch).
  2. a b c Dale L. Perry, Sidney L. Phillips; Handbook of inorganic compounds; ISBN 978-0849386718.
  3. a b Datenblatt Bleiwolframat bei Sigma-Aldrich, abgerufen am 13. März 2011 (PDF).Vorlage:Sigma-Aldrich/Name nicht angegeben
  4. a b M. Ippolitova et al.: Lead tungstate crystals for the ALICE/CERN experiment. In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A. 537, Nr. 1–2, 2005, S. 353–356. doi:10.1016/j.nima.2004.08.042.
  5. Baoguo Han, Xiqi Feng, Guangin Hu, Yanxing Zhang, Zhiwen Yin: Annealing effects and radiation damage mechanisms of PbWO4 single crystals. In: J. Appl. Phys.. 86, Nr. 7, 1999, S. 3571–3578. doi:10.1063/1.371260.
  6. a b Q. Ingram1: The Lead Tungstate Electromagnetic Calorimeter of CMS. 16. März 2006, archiviert vom Original am 7. Oktober 2006; abgerufen am 2. April 2010 (PDF; 165 kB, englisch).