Termoluminescerende datering

Termoluminescensdatering  er en fysisk metode til at datere genstande af mineralsk oprindelse ved at måle den energi, der akkumuleres under eksistensen af ​​en prøve i dens krystaller under påvirkning af en naturlig strålingsbaggrund, som udsendes i form af lys, når prøven opvarmes ( termoluminescens ).

Generel beskrivelse af metoden

Termoluminescerende dateringsmetoden (TMD) er baseret på nogle materialers ( glas , ler , keramik , feldspat , diamanter , calcites osv.) evne til at akkumulere ioniserende strålingsenergi over tid og derefter, når de opvarmes, afgive den i form for lysstråling (blinker Sveta). Jo ældre prøven er, jo flere blink vil blive optaget. Hvis prøven på et tidspunkt blev udsat for kraftig opvarmning eller langvarig solbestråling (blegning), slettes det indledende akkumulerede signal, og tiden skal tælles fra denne episode.

For at kalibrere metoden estimeres strålingsbaggrunden i et givet område og den lokale intensitet af kosmiske stråler.

Under ideelle forhold gør metoden det muligt at datere prøver fra flere hundrede til omkring 1 million år gamle med en fejl på omkring 10 %, som i nogle tilfælde kan reduceres væsentligt [1] .

Fysik

Under påvirkning af en ekstern strålingsbaggrund (herunder den, der dannes under henfaldet af radioaktive elementer i klipper, kosmisk stråling ), dannes frie elektroner og huller , og elektroner fanges i elektronfælder. Tilstedeværelsen af ​​elektronfælder er forbundet med defekter i krystalgitteret , som altid er til stede i rigtige krystaller ; jo flere defekter i krystallen, jo flere elektroner kan fanges i fælder. Ved opvarmning til en temperatur på omkring 500 °C frigives de fangede elektroner fra fælderne, og rekombinationen af ​​elektroner og huller sker i emissionscentret med udsendelse af fotoner af synlig stråling [2] . Dette fænomen kaldes termoluminescens .

Historie

For første gang blev fænomenet termoluminescens observeret af Robert Boyle i 1664 , det vil sige tilbage i det 17. århundrede .

I moderne videnskab forekommer den første omtale af dets brug til datering i en anmeldelse af Ferington Daniels et al. [3] , udgivet i 1953 .

De første praktiske anvendelser går tilbage til 1960'erne [4] [5] . I de efterfølgende år er publikationer om dette emne ret almindelige [6] [7] .

Ansøgning

Anvendelsesmæssigt er termoluminescerende dateringsmetoden enklere end for eksempel radiocarbonmetoden og derfor billigere. Det bruges i geologi  - især til at bestemme alderen på kalksten [5] , vulkanske bjergarter , impactites , fulguritter , løss , klit og vandsand , silts [1] . I arkæologien bruges den til at datere gammel keramik [8] og andre bagte lerprodukter, såsom terracotta [9] , ovne, mursten, samt brændte flintværktøjer og ildstedsten, kunstigt glas og slagger [1] .

Krystallernes egenskaber til at akkumulere ioniserende stråling bruges også i termoluminescerende dosimetre til at detektere ioniserende stråling .

Begrænsninger

Ud fra et fysisk begrundelsessynspunkt anses selve metoden for at være tilstrækkelig nøjagtig og pålidelig. Følgende faktorer skal dog tages i betragtning:

  1. Mængden af ​​akkumuleret lysenergi af et mineral påvirkes af antallet af defekter i krystalgitteret og følgelig antallet af elektronfælder. Forskellige stoffer har forskellige tal. Derfor kan prøver, der er lavet på samme tid og fundet på samme sted, på grund af det forskellige antal elektronfælder, give et andet niveau af emissivitet, som et resultat af, at dateringsresultaterne kan variere.
  2. Da metoden involverer obligatorisk kalibrering , som er baseret på princippet om baggrundsstrålingens invarians, påvirkes nøjagtigheden af ​​dateringen af ​​strålingsniveauet i det område, hvor forskningen udføres. Hvis det undersøgte objekt bevægede sig over betydelige afstande (dvs. niveauet af strålingsbaggrunden i det omkringliggende område ændrede sig) eller kontaktede andre objekter med et øget strålingsniveau (f.eks. grundvand ), eller selve området blev udsat for stråling (for eksempel på grund af en ulykke på et atomkraftværk ), hvilket reducerer pålideligheden af ​​de opnåede resultater.
  3. Termoluminescerende dateringsmetoden bestemmer faktisk ikke datoen for fremstilling af prøven, men datoen for dens sidste opvarmning til en høj temperatur. Og det kan både være affyring og ild , eller bare et langt ophold af en prøve på et sted åbent for solen.
  4. Under analysen ødelægges den undersøgte mineralprøve på grund af udsættelse for høj temperatur (i modsætning til f.eks. optisk luminescensanalyse , hvor emissivitetsniveauet måles efter en skarp belysning af et stof).

Se også

Links

Litteratur

  1. Wagner G. A. Videnskabelige metoder til datering i geologi, arkæologi og historie. — M.: Technosfera, 2006.

Noter

  1. ↑ 1 2 3 Wagner G. A. Videnskabelige metoder til datering i geologi, arkæologi og historie. - M . : Technosfera, 2006.
  2. ↑ Tait M. Naturvidenskabernes indflydelse på arkæologi  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - 1972. - T. 107 , no. 1 . - S. 125-140 . - doi : 10.3367/UFNr.0107.197205e.0125 . Arkiveret fra originalen den 8. august 2014.
  3. ↑ Daniels F. et al. Termoluminescens som forskningsværktøj   // Videnskab . - 1953. - Bd. 117 , udg. 3040 . - S. 343-349 . - doi : 10.1126/science.117.3040.34 . Arkiveret fra originalen den 3. juni 2022.
  4. ↑ Ralph EK, Han MC Datering af keramik ved termoluminescens   // Nature . - 1966. - Bd. 210 . - S. 245-247 . - doi : 10.1038/210245a0 .
  5. ↑ 1 2 Termoluminescens af geologiske materialer  (engelsk) / Ed. af DJ McDoughall. N.Y .: Academic Press , 1968.
  6. ↑ Aitken MJ Termoluminescens Datering  . — London: Academic Press, 1985.
  7. ↑ Et specialistseminar om termoluminescensdatering [Oxford, juli 1978]  / Ed. af T. Hackens, V. Mejdahl. - Oxford: Forskningslaboratorium for arkæologi og kunsthistorie, 1979. - 509 s. — (PAGT). — ISBN 2-8017-0226-9 .
  8. ↑ Aitken MJ, Zimmerman DW, Fleming SJ Termoluminescerende datering af gammelt keramik   // Nature . - 1968. - Bd. 219 . - S. 442-445 . - doi : 10.1038/219442a0 .
  9. ↑ Bestemmelse af alderen på terrakottaerne i Nok-civilisationen