Termoluminescerande datering

Termoluminescerande datering  är en fysisk metod för att datera föremål av mineralursprung genom att mäta den energi som ackumuleras under förekomsten av ett prov i dess kristaller under påverkan av en naturlig strålningsbakgrund, som sänds ut i form av ljus när provet värms upp ( termoluminescens ).

Allmän beskrivning av metoden

Termoluminescerande dateringsmetoden (TMD) är baserad på förmågan hos vissa material ( glas , lera , keramik , fältspat , diamanter , kalcit , etc.) att ackumulera joniserande strålningsenergi över tiden och sedan, när de värms upp, ge bort den i form av ljusstrålning (blinkar Sveta). Ju äldre provet är, desto fler blinkningar kommer att spelas in. Om provet vid något tillfälle utsattes för stark uppvärmning eller långvarig solbestrålning (blekning), raderas den initiala ackumulerade signalen och tiden bör räknas från denna episod.

För att kalibrera metoden uppskattas strålningsbakgrunden i ett givet område och den lokala intensiteten av kosmiska strålar.

Under idealiska förhållanden gör metoden det möjligt att datera prover från flera hundra till cirka 1 miljon år gamla med ett fel på cirka 10 %, vilket i vissa fall kan reduceras avsevärt [1] .

Fysik

Under påverkan av en extern strålningsbakgrund (inklusive den som bildas under sönderfallet av radioaktiva element i bergarter, kosmisk strålning ), bildas fria elektroner och hål och elektroner fångas i elektronfällor. Närvaron av elektronfällor är förknippad med defekter i kristallgittret , som alltid finns i verkliga kristaller ; ju fler defekter i kristallen, desto fler elektroner kan fångas i fällor. Vid upphettning till en temperatur på cirka 500 °C frigörs de fångade elektronerna från fällorna, och rekombinationen av elektroner och hål sker i emissionscentrumet med emission av fotoner av synlig strålning [2] . Detta fenomen kallas termoluminescens .

Historik

För första gången observerades fenomenet termoluminescens av Robert Boyle 1664 , det vill säga redan på 1600-talet .

Inom modern vetenskap förekommer det första omnämnandet av dess användning för datering i en recension av Ferington Daniels et al [3] , publicerad 1953 .

De första praktiska tillämpningarna går tillbaka till 1960 -talet [4] [5] . Under de följande åren är publikationer om detta ämne ganska vanliga [6] [7] .

Applikation

Tillämpningsmässigt är termoluminescerande dateringsmetoden enklare än till exempel radiokolmetoden och därför billigare. Det används i geologi  - i synnerhet för att bestämma åldern på kalkstenar [5] , vulkaniska stenar , impactites , fulguriter , löss , dyner och vattensand , silts [1] . Inom arkeologin används den för att datera forntida keramik [8] och andra bakade lerprodukter, såsom terrakotta [9] , ugnar, tegelstenar, samt brända flintaverktyg och härdstenar, konstgjort glas och slagg [1] .

Kristallernas egenskaper för att ackumulera joniserande strålning används också i termoluminescerande dosimetrar för att detektera joniserande strålning .

Begränsningar

Ur fysisk motiveringssynpunkt anses själva metoden vara tillräckligt exakt och tillförlitlig. Följande faktorer måste dock beaktas:

  1. Mängden ackumulerad ljusenergi hos ett mineral påverkas av antalet defekter i kristallgittret och följaktligen antalet elektronfällor. Olika ämnen har olika antal. Därför kan prover gjorda samtidigt och hittade på samma plats, på grund av det olika antalet elektronfällor, ge en annan nivå av emissivitet, vilket gör att dateringsresultaten kan variera.
  2. Eftersom metoden innebär obligatorisk kalibrering , som bygger på principen om bakgrundsstrålningens invarians, påverkas dateringens noggrannhet av strålningsnivån i det område där forskningen bedrivs. Om föremålet som studeras rörde sig över avsevärda avstånd (det vill säga nivån på strålningsbakgrunden i det omgivande området ändrades) eller kontaktade andra föremål med en ökad strålningsnivå (till exempel grundvatten ), eller själva området exponerades för strålning (till exempel på grund av en olycka i ett kärnkraftverk ), vilket minskar tillförlitligheten hos de erhållna resultaten.
  3. Den termoluminescerande dateringsmetoden bestämmer faktiskt inte tillverkningsdatumet för provet, utan datumet för dess senaste uppvärmning till en hög temperatur. Och det kan vara både eldning och eld , eller bara en lång vistelse av ett prov på en plats öppen för solen.
  4. Under analysen, på grund av exponering för hög temperatur, förstörs mineralprovet som studeras (i motsats till till exempel optisk luminescensanalys , där emissivitetsnivån mäts efter en skarp belysning av ett ämne).

Se även

Länkar

Litteratur

  1. Wagner G. A. Vetenskapliga dateringsmetoder inom geologi, arkeologi och historia. — M.: Technosfera, 2006.

Anteckningar

  1. 1 2 3 Wagner G. A. Vetenskapliga dateringsmetoder inom geologi, arkeologi och historia. - M . : Technosfera, 2006.
  2. Tait M. Naturvetenskapernas inflytande på arkeologi  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - 1972. - T. 107 , nr. 1 . - S. 125-140 . - doi : 10.3367/UFNr.0107.197205e.0125 . Arkiverad från originalet den 8 augusti 2014.
  3. Daniels F. et al. Termoluminescens som forskningsverktyg   // Vetenskap . - 1953. - Vol. 117 , iss. 3040 . - s. 343-349 . - doi : 10.1126/science.117.3040.34 . Arkiverad från originalet den 3 juni 2022.
  4. Ralph EK, Han MC Datering av keramik med termoluminescens   // Nature . - 1966. - Vol. 210 . - S. 245-247 . - doi : 10.1038/210245a0 .
  5. 1 2 Termoluminescens av geologiska material  (engelska) / Ed. av DJ McDoughall. N.Y .: Academic Press , 1968.
  6. Aitken MJ Termoluminescensdatering  . — London: Academic Press, 1985.
  7. Ett specialistseminarium om termoluminescensdatering [Oxford, juli 1978]  / Ed. av T. Hackens, V. Mejdahl. - Oxford: Forskningslaboratorium för arkeologi och konsthistoria, 1979. - 509 sid. — (PAKT). — ISBN 2-8017-0226-9 .
  8. Aitken MJ, Zimmerman DW, Fleming SJ Termoluminescerande datering av forntida keramik   // Nature . - 1968. - Vol. 219 . - S. 442-445 . - doi : 10.1038/219442a0 .
  9. Bestämning av åldern på terrakotterna i Nok-civilisationen