碳14测年介绍

英文名称： Carbon 14 dating, Radiocarbon dating

碳14测年，也称为放射性碳测年，放射性碳定年等。

碳14测年的原理

放射性碳或碳14是碳元素的不稳定和弱放射性的同位素。稳定同位素是碳12和碳13。

氮14由于受到宇宙射线中子对氮14原子的作用，不断地形成碳14,于大气上层。它在空气中迅速氧化，形成二氧化碳并进入全球碳循环。动植物一生中都从二氧化碳中吸收碳14。当它们死亡后，立即停止与生物圈的碳交换，其碳14含量开始减少，减少的速度由放射性衰变决定。放射性碳定年本质上是一种用来测量剩余放射能的方法。通过了解样品中残留的碳14含量，就可以知道有机物死亡的年龄。但必须指出的是，放射性碳定年结果表明的是有机物死亡的时间，而不是源自该有机物的材料的使用时间6。

碳14的衰变需要几千年，正是大自然的这种神奇，形成了放射性碳定年的基本原理，使碳14分析成为揭示过去的有力工具。在放射性碳定年过程中，首先分析样品中遗留的碳14。被分析的样品的碳14比例可以说明自样品源死亡后流逝的时间。报告的放射性碳定年结果是未校准年BP（迄今），其中BP是指公元1950年。接着进行校准，将BP年转换为历年。随后将该信息与准确的历史年龄联系起来。

碳测年的发现

美国物理化学家 Willard Libby在后二战时代领导一支科学家团队开发了一种测量放射性碳活性的方法。他被认为是第一位说明生命物质中可能存在名为放射性碳或碳14的不稳定碳同位素的科学家。

Libby先生和他的科学家团队发表了一份文件，对有机样品中首次发现放射性碳的情况进行了概述。利比先生还是第一位测量放射性衰变率，并且把5568年± 30年作为半衰期的科学家。

1960年，Libby先生被授予诺贝尔化学奖，以此承认他在开发放射性碳定年中做出的努力。

可进行放射性碳测年的材料

并非所有的材料都可以进行放射性碳定年。大多数有机物（不是所有）都可以进行碳定年。此外，一些无机物质，如贝壳的文石（主要是CaCO3）成分，虽然为无机物，但是也可以进行碳定年（只要矿物的形成有吸收碳14，并保持与大气的碳14浓度相当即可）。

自采用该方法以来，已进行过碳定年的样品包括木炭、木材、树枝、种子、骨头、贝壳、皮革、泥炭、湖泊淤泥、土壤、头发、陶器、花粉、壁画、珊瑚、血液残留、布料、纸或羊皮纸、树脂、水，等等。

在分析这些物质的放射性碳含量之前，先要对它们进行物理和化学预处理以去除可能存在的污染物。

测量放射性碳的主要方法

有三种主要技术用于测量任何给定样品的碳14含量：气体正比计数、液体闪烁计数(LSC)和加速器质谱(AMS)。

气体正比计数是一种计算给定样品发射的β粒子的传统放射性定年技术。β粒子是放射性碳衰变的产物。在此方法中，碳样品首先转换成二氧化碳气体，然后在气体正比计数器上进行测量。

液体闪烁计数是另一种放射性碳定年技术，曾经在20世纪60年代流行。在此方法中，样品为液体形式，并添加了闪烁体。当闪烁体与一个β粒子相互作用时会产生闪光。一个装有样品的小瓶在两个光电倍增管之间通过。只有当两个设备都记录下闪光，才能产生一个计数。