Термолюминесцентное датирование - Thermoluminescence dating

Рисунок 1: Три стадии термолюминесценции, описанные Эйткеном (1985, 1998) и примененные к кварцевому зерну (Keizars, 2008b).
фигура 2: Процесс зарядки и разрядки термолюминесцентного сигнала применительно к пляжному песку. (изменено из Aitken, 1998; Keizars, 2008a)
Рисунок 3: Сигнатура термолюминесценции потеряна во время миграции песчинок двух размеров (Keizars, 2008).
Рисунок 4: Иллюстрированный метод пассивного мониторинга поступления песка (Кейзарс, 2003).

Термолюминесцентное датирование (TL) - определение путем измерения накопленных радиация дозы, времени, прошедшего с момента, когда материал, содержащий кристаллический минералы были либо нагретый (лава, керамика ) или под воздействием солнечного света (отложения ). Поскольку кристаллический материал нагревается во время измерений, процесс термолюминесценция начинается. Термолюминесценция излучает слабый световой сигнал, пропорциональный дозе излучения, поглощаемой материалом. Это тип люминесцентное датирование.

Этот метод имеет широкое применение и относительно дешев - примерно 300–700 долларов США за объект; в идеале тестируется несколько образцов. Осадки на сегодняшний день дороже.[1] Необходимо уничтожить относительно значительное количество материала образца, что может быть ограничением в случае произведений искусства. Нагрев должен был привести к нагреву объекта до температуры выше 500 ° C, что покрывает большую часть керамики, хотя и очень обожженной фарфор создает другие трудности. Это часто хорошо работает с камнями, нагретыми огнем. Глиняное ядро ​​бронзовых скульптур, выполненных литье по выплавляемым моделям также можно протестировать.[2]

Различные материалы значительно различаются по пригодности для данной техники в зависимости от нескольких факторов. Последующее облучение, например, если делается рентгеновский снимок, может повлиять на точность, как и «годовая доза» радиации, которую погребенный объект получил от окружающей почвы. В идеале это оценивается с помощью измерений, проведенных в конкретном месте поиска в течение длительного периода. Для произведений искусства может быть достаточно подтверждения того, является ли произведение древним или современным (то есть подлинным или поддельным), и это может быть возможно, даже если точную дату невозможно определить.[2]

Функциональность

Природные кристаллические материалы содержат недостатки: примеси ионы, напряженные дислокации и другие явления, нарушающие регулярность электрическое поле который держит атомы в кристаллической решетке вместе. Эти недостатки приводят к появлению локальных выступов и провалов в кристаллическом материале. электрический потенциал. Где есть провал (т.н. "электрон ловушка "), бесплатный электрон могут быть привлечены и пойманы.

Поток ионизирующего излучения - как от космическое излучение и из натуральных радиоактивность - возбуждает электроны от атомов в кристаллическая решетка в зона проводимости где они могут свободно перемещаться. Большинство возбужденных электронов скоро рекомбинируют с ионами решетки, но некоторые из них будут захвачены, сохраняя часть энергия излучения в виде захваченных электрический заряд (Рисунок 1).

В зависимости от глубины ловушек (энергии, необходимой для освобождения от них электрона) время хранения захваченных электронов будет изменяться как некоторые ловушки достаточно глубоки, чтобы хранить заряд в течение сотен тысяч лет.

В практическом использовании

Другой важный метод тестирования образцов из исторических или археологических памятников - это процесс, известный как термолюминесцентный тест, который включает принцип, согласно которому все объекты поглощают радиацию из окружающей среды. Этот процесс освобождает электроны в элементах или минералах, которые остаются захваченными внутри предмета. Тестирование термолюминесценции включает нагревание образца до тех пор, пока он не испускает свет определенного типа, который затем измеряется для определения последнего нагрева предмета.

При термолюминесцентном датировании эти долговременные ловушки используются для определения возраста материалов: когда облученный кристаллический материал снова нагревается или подвергается воздействию сильного света, захваченным электронам дается энергия, достаточная для выхода. В процессе рекомбинации с ионом решетки они теряют энергию и излучают фотоны (свет кванты ), обнаруживаемый в лаборатория.

Количество произведенного света пропорционально количеству захваченных электронов, которые были освобождены, что, в свою очередь, пропорционально накопленной дозе излучения. Чтобы связать сигнал (термолюминесценцию - свет, возникающий при нагревании материала) с дозой облучения, вызвавшей его, необходимо откалибровать материал с известными дозами радиации, так как плотность ловушек сильно варьируется.

Термолюминесцентное датирование предполагает «обнуление» в истории материала, будь то нагревание (в случае керамики или лавы) или воздействие солнечного света (в случае осадков), которое удаляет ранее существовавшие захваченные электроны. Следовательно, в этот момент сигнал термолюминесценции равен нулю.

Со временем поле ионизирующего излучения вокруг материала заставляет захваченные электроны накапливаться (фигура 2). В лаборатории можно измерить накопленную дозу облучения, но одного этого недостаточно для определения времени, прошедшего с момента обнуления.

В Мощность дозы излучения - Доза, накопленная за год, должна быть определена в первую очередь. Обычно это делается путем измерения альфа-радиоактивность (в уран и торий содержание) и калий содержание (К-40 - это бета и гамма эмиттер) материала образца.

Часто гамма-излучение поле в месте расположения материала образца, либо его можно рассчитать на основе альфа-радиоактивности и содержания калия в среде образца, а также космический луч доза добавляется. После того, как все компоненты поля излучения определены, накопленная доза из измерений термолюминесценции делится на дозу, накапливаемую каждый год, чтобы получить годы, прошедшие с момента обнуления.

Отношение к радиоуглеродному датированию

Термолюминесцентное датирование используется для материалов, где радиоуглеродное датирование недоступен, вроде отложения. Его теперь широко используют при аутентификации старых керамических изделий, для чего указывается приблизительная дата последнего обжига. Пример этого можно увидеть в Каток и Бартолл, 2005.

Термолюминесцентное датирование было модифицировано для использования в качестве инструмент пассивного анализа миграции песка к Кейсарс, и другие., 2008 (Рисунок 3), демонстрируя прямые последствия неправильного пополнения голодающих пляжей мелким песком, а также обеспечивая пассивный метод охраны восполнение песка и наблюдение за речными или другими песками вдоль береговой линии (Рисунок 4).

Типичная кривая TL кварца, измеренная с помощью УФ-фильтра во время обычного датирования TL.

Отношение к другим методам люминесцентного датирования

Оптически стимулированная люминесценция датирование - это родственный метод измерения, который заменяет нагревание воздействием интенсивного света. Материал образца освещается очень ярким источником зеленого или синего света (для кварц ) или Инфракрасный свет (за калиевый полевой шпат ). Ультрафиолетовый свет испускаемый образцом обнаруживается для измерения.

Смотрите также

Примечания

  1. ^ Термолюминесценция (TL) датирование В архиве 2015-04-02 в Wayback Machine, Университет Вуллонгонга, Австралия; Daybreak Corporation, Часто задаваемые вопросы; Оксфордский университет В архиве 2015-04-02 в Wayback Machine; Оксфордская аутентификация, смотрите разные цены в зависимости от типа
  2. ^ а б «Термолюминесцентное датирование предметов искусства», В.Дж. Бортолот, корпорация «Рассвет»; «Пределы TL», Мишель Брент, Журнал археологии, Volume 54, Number 1, январь / февраль 2001 г.

Oxford Authentication: Home - TL Testing Authentication 'Oxford Authentication® Ltd аутентифицирует керамические предметы старины, используя научный метод термолюминесценции (TL). TL-тестирование - это метод датирования археологических предметов, позволяющий отличить подлинные древности от поддельных ». Смотрите некоторые из их исследований здесь: https://www.oxfordauthentication.com/case-studies/

Ссылки и библиография

  • GlobalNet.co.uk, Quaternary TL Surveys - Руководство по измерению даты термолюминесценции
  • Эйткен, М.Дж., Термолюминесцентное датирование, Academic Press, Лондон (1985) - Стандартный текст для введения в эту область. Довольно полный и довольно технический, но хорошо написанный и хорошо организованный. Есть второе издание.
  • Эйткен, М.Дж., Введение в оптическое датирование, Oxford University Press (1998) - Хорошее введение в эту область.
  • Кейсарс, К.З. 2003. NRTL как метод анализа переноса песка вдоль побережья полуострова Сент-Джозеф, Флорида. GAC / MAC 2003. Презентация: Университет Брока, Сент-Катаринс, Онтарио, Канада.
  • JCRonline.org, Зейзарс, З., Форрест, Б., Ринк, В.Дж. 2008. Естественная остаточная термолюминесценция как метод анализа переноса песка вдоль побережья полуострова Сент-Джозеф, Флорида. Журнал прибрежных исследований, 24: 500-507.
  • Кейзарс, З. 2008b. Тенденции NRTL наблюдаются в песках полуострова Сент-Джозеф, Флорида. Королевский университет. Презентация: Королевский университет, Кингстон, Онтарио, Канада.
  • Лирицис, И., 2011. Датирование поверхности по люминесценции: обзор. Геохронометрия, 38 (3): 292-302.
  • Мортлок, AJ; Прайс, Д. и Гардинер, Дж. Открытие и предварительное датирование термолюминесценции двух пещерных убежищ аборигенов в хребтах Селвин, Квинсленд [онлайн]. Австралийская археология, № 9, ноябрь 1979: 82-86. Наличие: <[1] > ISSN  0312-2417. [цитировано 4 февраля 15].
  • Antiquity.ac.uk, Ринк, В. Дж., Бартолл, Дж. 2005. Датировка геометрических линий Наска в перуанской пустыне. Antiquity, 79: 390-401.
  • Сулласи, Х. С., Андраде, М. Б., Айта, В. Е. Ф., Фраде, М., Састри, М. Д., и Ватанабе, С. (2004). Облучение для датирования окаменелостей бразильских рыб методами термолюминесценции и ЭПР. Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами, 213, 756-760.DOI: 10.1016 / S0168-583X (03) 01698-7[постоянная мертвая ссылка ]

внешняя ссылка