Bleiwolframat

Strukturformel
	Blei(II)-Ion Orthowolframation
Allgemeines
Name	Bleiwolframat
Andere Namen	Blei(II)-wolframat
Summenformel	PbWO4
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	231-849-7
ECHA-InfoCard	100.028.954
PubChem	24464
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Eigenschaften
Molare Masse	455,04 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	8,28 g·cm−3<ref name="Feldbauer" />; 8,46 g·cm−3 (Raspit)<ref name="hb" />;
Schmelzpunkt	1123 °C<ref name="Feldbauer" />
Löslichkeit	nahezu unlöslich in Wasser<ref name="hb" >Dale L. Perry, Sidney L. Phillips; Handbook of inorganic compounds; ISBN 978-0849386718.</ref>
Sicherheitshinweise
H- und P-Sätze	H: 302‐332‐360‐373‐410
	P: 201‐273‐308+313‐501<ref name="Sigma" />
	Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa).

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

Vorkommen[Bearbeiten]

Bleiwolframat kommt natürlich als Mineral Stolzit und Raspit vor.

Gewinnung und Darstellung[Bearbeiten]

Vorlage:Formel

Eigenschaften[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.<ref name="Feldbauer">Florian Feldbauer: Studien zur Strahlenhärte von Bleiwolframat-Kristallen, Masterarbeit. Ruhr-Universität Bochum, 2009, abgerufen am 12. November 2018. </ref> Weiterhin ist die Lichtausbeute stark von der Temperatur abhängig.<ref name="Ingram1">Q. Ingram1: The Lead Tungstate Electromagnetic Calorimeter of CMS. (PDF; 165 kB) 16. März 2006, archiviert vom Vorlage:IconExternal am 7. Oktober 2006; abgerufen am 2. April 2010 (englisch). </ref> Bei etwa 400 °C setzt sich Raspit in Stolzit um.<ref name="hb" />

Verwendung[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.<ref name="Feldbauer" />

ECAL des Compact Muon Solenoids[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.<ref name="Ingram1" />

ALICE-PHOS-Detektor[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.<ref name="Ippolitova" />

PANDA-EMC-Detektor[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.<ref name="Feldbauer" />

Weblinks[Bearbeiten]

CERNCourier: Einsatz im CMS (englisch)

Einzelnachweise[Bearbeiten]