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热释光放射测年法

热释光放射测年法

  放射测年法是利用测定被测定物中某些放射性元素与其衰变产物的比率,之后应用这种放射性元素半衰期计算年代的方法,亦被称为绝对测年法。

  运用热释光鉴定古陶瓷时,先在器物底部取绿豆大小的样品,然后用辐射剂量照射陶瓷样品,计算出能够引发同量的天然热释光所需的辐射剂量,此剂量就是天然热释光的“辐射当量”。将测得的陶瓷每年接受的辐射剂量代入下列简单公式中就能计算出它的年龄:

  年龄=辐射当量 / 年剂量

  所以对每一件陶瓷器的断代,必需对光强度以及年剂量两个参数进行精确测量。如果能有高精度的实验数据,年代误差为10%至20%是可以达到的。

  根据结晶矿物学,晶体内部是规则排列的各种原子或离子,它们以一定的方式组合,形成特有的空间格架——晶格。在晶体生长过程中,一旦有杂质掺入,就会破坏它原有的规则排列,形成各种晶格缺陷。最简单的晶格缺陷有空位、填隙原子和杂质原子等,其中的负离子空位相当于一个电子“陷阱”。当有核辐射作用于晶体时,产生电离和激发,使晶体价带中的电子获得足够的能量游离出来,上升到导带,在价带中留下一空穴。电子在导带中自由扩散,当扩散到陷阱附近时,有一定的几率被“陷阱”俘获。空穴在价带中扩散,有可能被杂质形成的释光中心俘获。随着时间的积累,辐射剂量增加,晶格缺陷所俘获的电离电子和空穴数量也在增加。

  原理放射性衰变一般物质皆是由化学元素之结合体所组成,各有其独特的原子序数,标明了原子核内的质子数。另外,元素核内可拥有相异的中子数,而以不同的同位素状态存在。有的特定元素的特定同位素被称作核素。有的核素本身性质不稳定,因此在某些特定时刻,此类核素的原子会自然转换为不同的核素。这种转变可以多种方式达成,包括放射性衰变,其可以发射粒子(通常为电子(β衰变)、正电子或α粒子)、电子捕获或自发分裂进行。地质年代方程式放射性衰变对应之地质年代的数学表达式为:

  D=D0+N(e− 1)

  其中,t表检体之年代。

  D表检体中子核素的原子数量。

  D0表最早成分中子核素的原子数量。

  N表检体中母核素的原子数量。

  λ表母核素的衰变常数,等于母核素放射性半衰期的倒数乘以自然对数2。

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