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

Bleiwolframat kommt natürlich als Mineral Stolzit und Raspit vor.

Gewinnung und Darstellung

Vorlage:Formel

Eigenschaften

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

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

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

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

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

CERNCourier: Einsatz im CMS (englisch)

Einzelnachweise