Termoluminiscenční datování

Termoluminiscenční datování  je fyzikální metoda datování objektů minerálního původu měřením energie akumulované během existence vzorku v jeho krystalech pod vlivem přirozeného radiačního pozadí, které je vyzařováno ve formě světla při zahřívání vzorku ( termoluminiscence ).

Obecný popis metody

Termoluminiscenční datovací metoda (TMD) je založena na schopnosti některých materiálů ( sklo , hlína , keramika , živec , diamanty , kalcit atd.) akumulovat energii ionizujícího záření v průběhu času a poté ji po zahřátí odevzdat do forma světelného záření (záblesky Sveta). Čím starší vzorek, tím více záblesků bude zaznamenáno. Pokud byl vzorek v určitém okamžiku vystaven silnému zahřátí nebo dlouhodobému slunečnímu záření (bělení), počáteční akumulovaný signál se vymaže a čas by se měl počítat od této epizody.

Pro kalibraci metody se odhaduje radiační pozadí v dané oblasti a místní intenzita kosmického záření.

Metoda umožňuje za ideálních podmínek datovat vzorky staré několik set až asi 1 milion let s chybou kolem 10 %, kterou lze v některých případech výrazně snížit [1] .

Fyzika

Vlivem vnějšího radiačního pozadí (včetně toho, které se tvoří při rozpadu radioaktivních prvků hornin, kosmického záření ) vznikají volné elektrony a díry a elektrony jsou zachycovány v elektronových pastích. Přítomnost elektronových pastí je spojena s defekty v krystalové mřížce , které jsou vždy přítomny ve skutečných krystalech ; čím více defektů v krystalu, tím více elektronů může být zachyceno v pastích. Při zahřátí na teplotu asi 500 °C se zachycené elektrony z pastí uvolní a v emisním centru dochází k rekombinaci elektronů a děr s emisí fotonů viditelného záření [2] . Tento jev se nazývá termoluminiscence .

Historie

Poprvé byl fenomén termoluminiscence pozorován Robertem Boylem v roce 1664 , tedy již v 17. století .

V moderní vědě se první zmínka o jeho použití pro datování vyskytuje v přehledu Feringtona Danielse a kol. , [3] publikovaném v roce 1953 .

První praktické aplikace se datují do 60. let 20. století [4] [5] . V dalších letech jsou publikace na toto téma zcela běžné [6] [7] .

Aplikace

Z hlediska aplikace je termoluminiscenční metoda datování jednodušší než například radiokarbonová metoda , a proto levnější. Používá se v geologii  - zejména k určení stáří vápenců [5] , vulkanických hornin , impaktitů , fulguritů , spraší , dun a vodního písku , bahna [1] . V archeologii se používá k datování starověké keramiky [8] a dalších výrobků z pálené hlíny, jako je terakota [9] , pece, cihly, ale i pálené pazourkové nástroje a krbové kameny, umělé sklo a struska [1] .

Vlastnosti krystalů akumulovat ionizující záření se využívají také v termoluminiscenčních dozimetrech k detekci ionizujícího záření .

Omezení

Z hlediska fyzikálního zdůvodnění je samotná metoda považována za dostatečně přesnou a spolehlivou. Je však třeba vzít v úvahu následující faktory:

  1. Množství akumulované světelné energie minerálu je ovlivněno počtem defektů v krystalové mřížce a podle toho i počtem elektronových pastí. Různé látky mají různá čísla. Proto vzorky vyrobené ve stejnou dobu a nalezené na stejném místě mohou vzhledem k různému počtu elektronových pastí poskytovat různou úroveň emisivity, v důsledku čehož se výsledky datování mohou lišit.
  2. Vzhledem k tomu, že metoda zahrnuje povinnou kalibraci , která je založena na principu invariance záření pozadí, je přesnost datování ovlivněna úrovní záření oblasti, ve které se výzkum provádí. Pokud se zkoumaný objekt pohyboval na značné vzdálenosti (to znamená, že se změnila úroveň radiačního pozadí okolního prostoru) nebo se dostal do kontaktu s jinými objekty se zvýšenou úrovní radiace (například podzemní voda ), nebo byla samotná oblast vystavena radiaci (například v důsledku havárie v jaderné elektrárně ), což snižuje spolehlivost získaných výsledků.
  3. Termoluminiscenční datovací metoda ve skutečnosti neurčuje datum výroby vzorku, ale datum jeho posledního zahřátí na vysokou teplotu. A může to být jak střelba , tak oheň , nebo jen dlouhý pobyt vzorku na místě otevřeném slunci.
  4. Během analýzy dochází vlivem působení vysoké teploty ke zničení zkoumaného vzorku minerálu (na rozdíl např. od optické luminiscenční analýzy , při které se úroveň emisivity měří po prudkém osvětlení látky).

Viz také

Odkazy

Literatura

  1. Wagner G. A. Vědecké metody datování v geologii, archeologii a historii. — M.: Technosfera, 2006.

Poznámky

  1. ↑ 1 2 3 Wagner G. A. Vědecké metody datování v geologii, archeologii a historii. - M .: Technosfera, 2006.
  2. ↑ Tait M. Vliv přírodních věd na archeologii  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - 1972. - T. 107 , čís. 1 . - S. 125-140 . - doi : 10.3367/UFNr.0107.197205e.0125 . Archivováno z originálu 8. srpna 2014.
  3. ↑ Daniels F. a kol. Termoluminiscence jako výzkumný nástroj   // Věda . - 1953. - Sv. 117 , iss. 3040 . - str. 343-349 . - doi : 10.1126/science.117.3040.34 . Archivováno z originálu 3. června 2022.
  4. ↑ Ralph EK, Han MC Dating of Pottery by Thermoluminescence   // Nature . - 1966. - Sv. 210 . - str. 245-247 . - doi : 10.1038/210245a0 .
  5. ↑ 1 2 Termoluminiscence geologických materiálů  (anglicky) / Ed. od DJ McDoughall. N.Y .: Academic Press , 1968.
  6. ↑ Termoluminiscenční seznamka  Aitken MJ . — London: Academic Press, 1985.
  7. ↑ Odborný seminář o datování termoluminiscence [Oxford, červenec 1978]  / Ed. T. Hackens, V. Mejdahl. - Oxford: Výzkumná laboratoř pro archeologii a dějiny umění, 1979. - 509 s. — (PACT). — ISBN 2-8017-0226-9 .
  8. ↑ Aitken MJ, Zimmerman DW, Fleming SJ Termoluminiscenční datování starověké keramiky   // Příroda . - 1968. - Sv. 219 . - str. 442-445 . - doi : 10.1038/219442a0 .
  9. ↑ Určení stáří terakot civilizace Nok