Licht verraadt de herkomst van een zandkorrel

Een begraven zandkorrel bouwt een lichtsignaal op door de aanwezigheid van een lage dosis radioactieve omgevingsstraling die van nature voorkomt. Het luminescentiesignaal in de zandkorrel komt vrij zodra er licht van buiten bijkomt. Daarom is het belangrijk dat er geen licht bijkomt, totdat de monsters naar Wageningen gebracht worden voor analyse in het Netherlands Center for Luminescence dating (NCL).

Doka voor zandkorrels uit de Waddenzee

Dit laboratorium ziet eruit als een soort doka. Maar in plaats van foto’s ontwikkelen, analyseren wetenschappers er zandkorrels. In het laboratorium wordt de begraven zandkorrel voor het eerst weer blootgesteld aan licht. Daar komt het luminescentie signaal bij vrij. Door te meten hoeveel licht er vrijkomt, kunnen wetenschapers inschatten wanneer de zandkorrel begraven is.

Dit geeft informatie over de leeftijd van een aardwerk, maar promovenda Anna-Maartje de Boer gebruikt de techniek om de spreiding van zandsuppletie in de Waddenzee te achterhalen. "In 2018 is in de getijdedelta tussen de Waddeneilanden Terschelling en Ameland, 5 miljoen kuub zand aangevoerd als onderdeel van een groter zandsuppletieprogramma om de kustlijn te beschermen. We gebruiken luminescentietechniek in combinatie met modellen, om de verspreiding van de suppletie in kaart te brengen en te begrijpen welke fysieke en ecologische effecten dit heeft op het kustsysteem. Hierin werken we samen met de TU Delft en het NIOZ."

EMCCD

Met het onderzoeksteam Trails heeft De Boer sedimentmonsters genomen op verschillende plekken in de Waddenzee. Terug in het laboratorium, maakt een uiterst gevoelige camera foto’s van de fotonen die een zandkorrel uitstraalt als hij onder gecontroleerde omstandigheden aan licht blootgesteld wordt. De luminescentiesignalen van suppletiezand en lokaal Waddenzand, worden vergeleken en zouden van elkaar moeten verschillen, aangezien de zandkorrels een andere sedimentatiegeschiedenis met zich meedragen. Het identificeren van suppletiekorrels in een hap zand uit de Waddenzee is de basis van luminescentietraceren.

De wetenschappers stimuleen het zandt korrel voor korrel. Een Photon Multiplier Tube (PMT) telt het het aantal fotonen die vrijkomen, terwijl de camera beelden maakt van het licht dat uitgezonden wordt door maximaal 100 zandkorrels per meetdisc. Software analyseert deze beelden en haalt hier een bepaalde waarde uit. Op deze manier kunnen wetenschappers nog sneller en nauwkeuriger in kaart brengen wanneer een zandkorrel voor het laatst licht gezien heeft en vooral uit welke populatie de zandkorrel komt. "De nieuwe camera geeft ons ook de mogelijkheid om thermoluminescentiesignalen per zandkorrel te bestuderen; dit signaal wordt niet door licht maar door temperatuur gereset."

Een voorbeeld van meerdere korrels die licht uitstralen, vastgelegd in één afbeelding. De rode cirkel in het midden links toont een heldere zandkorrel die luminescentie uitstraalt; de andere cirkels zijn voor positionering.