碳十四专用加速器质谱仪(14C-AMS)

碳14测量加速器质谱仪

627-630
3
K.X. Liu， M. Chen， X.F. Ding
Nuclear AMS radiocarbon dating of lacustrine sediment from an Instruments 294 and Methods 2013 impact crater in northeastern China （2013） in Physics Research B
技术指标及功能简介
测量精度好于 0.4% ，相当于年代测量误差正负 30 年，测量本底低于 4 × 10 -16，相当于年代测量上限 6 万 5 千年。加速器最高端电压达到 0.6 MV ，高压稳定度小于1kV，13C+峰值流强达0.3μA 。该大型仪器设备的主要功能为测量碳-14与其稳定同位素比值，进而确定样品的年代或进行示踪研究。主要应用范围：考古学、地球科学、环境科学、生命科学。碳14测量加速器质谱仪
593-596
知名用户共享信息备注是否对外开放联系人
北京大学环境学院，北京大学考古学院，北京大学地空学院，中科院地球化学所，中国地震局地质所等是丁杏芳服务对象电子邮件面向社会开放 dxf@ 收费标准联系电话 62758473 每个样品1200元开放时间任何时间
主要研究方向在研或曾承担重大项目奖项专利人才培养相关科研信息学术论文
利用14C定年技术，给出考古样品的年代，误差范围在30年左右。
1.国家科技攻关计划项目“中华文明探源工程预研究”。 2.国家科技支撑计划项目“中华文明探源工程（II）”。
— — 三年内利用该仪器作为主要科研手段发表学术论文（三大检索） 5 序号作者（前三名）论文题目篇，其中代表论文：期刊名年卷（期）起止页码

AMS碳十四测年法及分析

AMS-14C测试及分析结果1 14C测年法原理14C是稳定的放射性同位素，它可以与氧结合进入生物体内并与大气中的14C保持平衡，被埋藏后的生物遗体中保留的14C在封闭系统中按指数规律自行衰减。

这为14C测年提供了物质保障。

据利贝等研究，近几万年来宇宙射线强度不变，14C的生产率一定，14C的形成和衰减达到平衡，供交换的14C总量不变（曹伯勋，2014）。

因此可以用现代碳样品的放射碳浓度替代样品的初始浓度（I0），故在实际测年中以1950年的14C浓度为原始大气14C的浓度，I为样品现在所测14C浓度，可知样品年龄（t）=（1/λ）ln（I0/I）。

放射性碳法是在第四纪测定年龄方法中测量精度最高、用途最广和最成熟的方法，广泛应用于50Ka BP（晚更新世晚期-全新世）以来的地质、环境和考古研究（曹伯勋，2014）。

现今14C测年常用方法包括常规测年法和加速器测年法（余华贵等，2007）。

前者测试仪器是液体闪烁仪（LSC），原理是计数样品中14C原子衰变时放出的β射线（仇士华等，1997）。

这种测试方法具有测试时间长（即效率低）、样品需求量大等缺点（陈铁梅，1990）。

后者测试仪器是加速质谱仪（AMS），原理是直接测试样品中的14C原子数。

这种测试方法具有测量精度高、样品需求量少（几毫克到几百毫克）、测量时间短等优点（余华贵等，2007等；仇士华等，1997等；陈铁梅，1990；卢雪峰等，2003；焦文强等，1998；郑同明等，2010；张婷等，2011）。

根据常规测年法和加速器测年法优缺点，并结合岩性特征，本次样品测年方法选用后者。

2 14C样品采集和前期处理样品采集要求：采集未受污染的新鲜样品，取样要求是木炭、干燥木头和其他植物遗体、干燥泥炭、贝壳等样品。

为避免污染样品，及时用塑料袋封装样品，贴上标签后置于阴凉处，并及时送实验室测试。

采集送样的样品需要经过前处理才可上机测试。

样品前处理步骤如下：第一步：取适量样品，放于烧杯中，加入蒸馏水浸泡，在超声波清洗器中震荡至样品完全分散，使用180目网筛去除样品中大于80μm的杂质。

考古里的碳十四测年法是怎么回事

考古里的碳十四测年法是怎么回事?古里的碳十四测年法是怎么回事？作者：黄金狮子碳十四测年法实际上是一个舶来品。

碳十四测年法之父是个美国人，名叫W. F. 利比（W. F. Libby）。

他是个著名的物理化学家、放射化学专家、热原子化学、示踪技术、同位素示踪技术专家。

利比在1947年的时候创立了用放射性碳十四（14C）测定年代的方法，这个方法在考古学上中得到了广泛的应用。

1952年利比的著作《放射性测年法》由芝加哥大学出版社出版，1955年再版。

这个方法的创立给利比带来了极大的荣誉；利比因1947年创立的放射性碳十四测年法而获得了1960年的诺贝尔化学奖。

1960年以后，利比长期担任了《美国科学院公报》和《科学》的编委。

W. F. 利比已于1980年去世。

碳十四测年法又称放射性碳素断代法 (Radiocarbon dating) ，还可以写成C-14测年法等。

我们都知道，碳是自然界中广泛存在的元素，占地壳重要组成的0.018%；天然碳有三种同位素，即碳十二(12C)、碳十三(13C)、碳十四(14C)，人工还可以合成碳的同位素。

这其中，只有碳十四(14C)才具有放射性。

碳十四(14C)在自然界含量极少，而且半衰期很长；它也是碳的最稳定、最重要的同位素。

碳十四(14C)的半衰期为5730年，不走运的是，随着岁月的推移，大气中碳十四的含量还可能会有轻微的改变（诸如太阳黑子爆炸、火山喷发等）；所以碳十四半衰期还要按照具体的年代进行修订（树轮曲线），这个5730年最后算来大概还有正负四十年的误差存在。

由于新陈代谢，地球上生物体吸收或放出CO2的过程不断进行，生物体内的碳十四（14C）含量也保持不变。

但当生物失去新陈代谢作用（死亡），14C循环进入生物体内的过程就停止了。

这时，留在体内的14C就只能按照其固有的半衰期5730年的衰变速率逐渐减少。

因此，埋藏地下深层的样品，只要测定其14C与12C的含量比例，按14C的放射性衰变公式进行计算，校订之后便可推出待测物品的存在年代。

碳十四测年法名词解释

碳十四测年法名词解释
碳十四测年法 (Carbon-14 dating) 是一种放射性测年法，用于测定古物的年龄，特别是生物体死亡后的遗骸年龄。

该方法是通过测量碳 -14 原子的数量来确定样品的年龄。

碳 -14 是一种由原子核中放射性衰变产生的元素，其原子核由一个质子和一个中子组成。

在地球的自然辐射中，碳 -14 的半衰期约为 5,730 年。

这意味着，在一个碳分子中，碳 -14 原子的数量是恒定的，并且当一个碳分子失去一个碳 -14 原子时，它的寿命就会缩短。

因此，可以通过测量样品中碳 -14 原子的数量来确定其年龄。

碳十四测年法通常使用放射性同位素测年法的原理。

具体来说，科学家会使用加速器质谱计 (Accelerator Mass Spectrometer,AMS) 来测量样品中碳 -14 原子的数量。

AMS 是一种高科技仪器，它可以精确地测量微量元素的数量。

通过使用 AMS，科学家可以准确地测量样品中的碳 -14 原子数量，并据此确定其年龄。

碳十四测年法被广泛应用于考古学、地质学、生物学等领域。

它可以帮助科学家们更好地了解古代生物的演化过程、地球历史的演变等方面的问题。

碳十四断代的加速器质谱计数方法

作者：仇士华
出版物刊名：考古
页码： 562-567页
主题词：加速器质谱法;串列静电加速器;计数方法;探测器;常规法;样品量;样品碳;回旋加速器;同位素;测量精度
摘要： <正> 一、方法的原理碳十四(14C)测年的常规测定方法是靠探测器记录在一定时间间隔内一定量样品中14C 原子衰变的数目,称为衰变计数法。

这种方法在技术上目前已经发展到非常完善的地步。

一般用1—10克的样品碳测量精度可达到0.2—0.5‰,可测的最高年限达4—5万年。

如果样品量不受限制,使用同位素浓缩技术将样品中的14C 加以浓缩,则可测的最高年限达7万多年。

但是,衰变计数法对于样品量受限制的情况有难以克服的困难。

样品量少了就意味着要花更长的计数时间和不可避免地会增加误差,在许多情况下甚至根本。

碳14测年方法

碳14测年方法
碳14测年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)。

1、气体正比计数
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。

2、液体闪烁计数
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。

3、加速器质谱（AMS）
加速器质谱（AMS）是一种现代化的放射性碳定年法，被认为是衡量样品的放射性碳含量更为有效的方法。

在此方法中，直接测量碳14与碳12和碳13的相对含量。

该方法不计算β粒子，而是计算样品中存在的碳原子数量以及同位素的比例，因此更为精确可靠，是最为流行的测量方法。

C14检测流程范文

C14检测流程范文首先是样品的准备。

在进行C14测定之前，需要从待测样品中提取出含有有机碳的样品。

这可以通过不同的方法实现，例如提取土壤中的有机质、从动植物组织中提取有机物等。

提取的样品需要进行预处理，以去除可能存在的污染物和无机碳。

预处理过程中，一般会使用酸碱法、溶解法或者燃烧法来去除无机物质。

经过预处理后的样品就可以用于C14测定了。

接下来是样品的测量。

C14测量一般使用加速器质谱法（AMS）来进行。

首先，需要将样品转化为纯碳形式，通常是通过燃烧法将样品中的有机物转化为CO2气体。

然后，将CO2气体进行离子化，得到碳离子。

离子化的方法可以是静电喷雾法或者热电离法。

离子化后，碳离子会被加速并进入质谱仪，质谱仪可以根据质量-电荷比（m/z）的差异来分离并测量不同同位素的含量。

C14同位素的含量会以C14/C12比值的形式进行测量。

测量完成后，可以得到样品中C14同位素的含量。

最后是数据的分析。

C14检测结果一般会以放射性年代（radiocarbon age）的形式呈现。

放射性年代是指C14同位素的衰变速率与半衰期之间的关系，通过测量样品中C14的含量与参考标准的C14含量之间的比值，可以推算出样品的年龄。

但是，由于C14的衰变速率并非恒定不变的，因此需要进行校正。

校正方法主要有校正曲线法和校正表法，这些方法是根据过去几千年来的同位素测量数据建立的。

校正曲线法是通过测量已知年代的样品，建立C14含量与年代之间的关系曲线，从而推算出待测样品的年龄。

校正表法则是通过测量已知年代的样品，建立C14含量与年代之间的对应表格，然后根据待测样品的C14含量在表格中查找对应的年代。

总结起来，C14检测流程主要包括样品的准备、样品的测量和数据的分析。

样品准备阶段主要是从待测样品中提取出有机碳，并进行预处理以去除无机物质。

样品测量阶段主要是通过加速器质谱法将样品中的有机物转化为碳离子，并测量其中C14同位素的含量。

高精度加速器质谱_14_C测年_郭之虞

1. 1 样品14C 年龄的测定
AMS 是通过测量样品中碳的同位素组成比来确定样品年龄的。
T = - S ln( Rx / R 0) ,
( 1)
1) 国家自然科学基金资助项目( 49799060) 收稿日期: 1997-12-09
202 北京大学学报( 自然科学版) 百年校庆纪念专刊第 34 卷
量时间。
t 14 = n14e/ I 12R xG,
( 17)
其中 I 12为离子源12 C 引出流强, G为传输与探测
表1 不同误差限所要求的最低14C 计数 Table 1 T he m inimum 14C count s r equir ed
by differ ent err or
Rn/ n( % ) n( ×104)
年所直接测得的是样品的14 C 年龄, 即按现代碳标准及14 C 半衰期所推算的年龄。由于大气中的14 C 放射性比活度随年度而变, 为得到样品的真实年龄尚需进行树轮较正[ 3] 。故高精度年代数据的取得, 一要靠高精度的14C 测量, 二要靠有效的树轮校正。
1 加速器质谱14C 测量的误差分析
K s = 1/ 0. 95, Kfs = 1 -
2
(
19 + 10
D13 00
Cs
)
。
若用中国糖碳作为标准物质, 则 K s = 1. 362 ± 0. 002, K fs = 1。实际上, 许多 AMS 只测量14C 与13C 含量的比值 R ′。测量过程中将离子源引出的14 C 与13C
其中 S 为14 C 放射性衰变的平均寿命, Rx 为被测样品中14 C 与12 C 含量的比值, R0 为其初始比值。现国际上统一用现代碳标准( MC) 作为 R 0值, 这样求得的年龄 T 称为样品的14C 年龄( ra-

超灵敏小型回旋加速器质谱计14C测年的样品制备和制样系统

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第２４卷
淤泥或土壤
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５钙质结核黄土是干旱、半干旱气候环境下的粉尘堆积物，富含碳酸盐。而碳酸盐矿物对气候
第２４卷增刊
２００１年１２月
核技术
ＮＵＣＩＪＥＡＲＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ
Ｖ０１．２４，ＳｕｐｐｌｅｍｅｎｔＤｅｃｅｍｂｅｒ．２００ｌ
超灵敏小型回旋加速器质谱计１４ｃ测年的样品制备和制样系统
周卫建伸国科学院地球环境研究所西安７】００７５）张洁
中国科学院上海原于核研究所上海２０ｌＢ０。）
摘要
样品制各是加速器测量不可缺少的一部分．不同类型的样品经过化学前处理后，其中的
有机碳在密闭的真卒系统里被ｃｕ０氧化为ｃ０：・以Ｆｅ作催化剂、ｚｎ作还原剂，ｃＯ：最后转化为石墨碳．整个制各流程在真空系统内完成，操作方便，流程短，污染减少。关奠词样品制备，化学前处理，真空系统．石墨化中田分类号
ＴＬ５４ｚ
Ａ
样品制备是加速器测量不可缺少的～部分。ＡＭｓ“ｃ测年法较之其它“ｃ测年法（Ｂ计数 “ｃ测年法，ｎｃ气体法、ｎｃ液闪法等）的主要优点是灵敏度高，冈而所需要的样品量远较其它方法少，目Ｉｉ｛『仅需几毫克石墨即可准确地测定样品的年代，而且测量时间短。预期的最大测年限也远较其它测年方法为长，可望测定５万年。测试于段的改变，用样量的微量化对制样技术提出一系列新的要求。在加速器质谱（ＡＭｓ）法测定“ｃ年代问世之后的２０多年来。各实验室曾经使用过多

加速器质谱碳—14测年法

加速器质谱碳—14测年法碳-14测年法，也被称为放射性碳定年法，是一种通过测量物质中放射性碳-14同位素的衰变速率，来确定该物质的年龄的方法。

本文将一步一步回答与加速器质谱碳-14测年法相关的问题，并详细解释这个过程的原理和应用。

什么是碳-14测年法？碳-14测年法利用放射性碳-14同位素的衰变速率来确定物质的年龄。

碳-14同位素是一种具有放射性的碳同位素，在地球上广泛存在于大气中，并通过生物食物链进入生物体内。

当生物体死亡后，它不再吸收新的碳-14，而现有的碳-14开始衰变。

通过测量物质中残留的碳-14的含量，可以推断出物质的年龄。

什么是加速器质谱？加速器质谱是一种测量放射性同位素含量的技术，它克服了传统质谱方法中对物质样本进行离子化的限制。

加速器质谱使用粒子加速器将样本中的原子离子化，并通过静电和磁场将离子引导到质谱仪中进行测量。

这种方法具有高灵敏度和高精确度的优势，因此广泛应用于碳-14测年法中。

碳-14测年法的原理是什么？碳-14同位素的衰变速率是已知的，它的半衰期约为5730年。

半衰期是指半数同位素原子衰变所需的时间。

在物质死亡后，它所含的碳-14会不断地衰变为氮-14。

通过测量物质中残留的碳-14含量与氮-14含量的比例，可以计算出该物质的年龄。

具体的测量过程如下：1. 采集样品：需要测定年龄的物质通常是有机物，例如骨骼、木材或纺织品。

为了保持样品的完整性，通常只需采集小的样品量即可。

2. 样品预处理：将采集的样品进行一系列的预处理步骤，以去除可能存在的污染物，例如现代大气中的碳含量。

这样可以确保测得的是来自于化石或遗物中的碳-14。

3. 离子化：将样品中的碳转化为离子态，通常采用加速器质谱技术中的离子源离子化样品。

这个步骤会产生一个含有样品离子的离子束。

4. 分选和加速：使用静电和磁场，加速器将样品离子束分选出其所需的碳-14离子，将其加速到一定能量。

5. 测量和计数：加速的碳-14离子进入质谱仪，在其中与收集屏幕碰撞，生成荧光。

AMS碳十四测年法及分析

AMS-14C测试及分析结果1 14C测年法原理14C是稳定的放射性同位素，它可以与氧结合进入生物体内并与大气中的14C保持平衡，被埋藏后的生物遗体中保留的14C在封闭系统中按指数规律自行衰减。

这为14C测年提供了物质保障。

据利贝等研究，近几万年来宇宙射线强度不变，14C的生产率一定，14C的形成和衰减达到平衡，供交换的14C总量不变（曹伯勋，2014）。

因此可以用现代碳样品的放射碳浓度替代样品的初始浓度（I0），故在实际测年中以1950年的14C浓度为原始大气14C的浓度，I为样品现在所测14C浓度，可知样品年龄（t）=（1/λ）ln（I0/I）。

放射性碳法是在第四纪测定年龄方法中测量精度最高、用途最广和最成熟的方法，广泛应用于50Ka BP（晚更新世晚期-全新世）以来的地质、环境和考古研究（曹伯勋，2014）。

现今14C测年常用方法包括常规测年法和加速器测年法（余华贵等，2007）。

前者测试仪器是液体闪烁仪（LSC），原理是计数样品中14C原子衰变时放出的β射线（仇士华等，1997）。

这种测试方法具有测试时间长（即效率低）、样品需求量大等缺点（陈铁梅，1990）。

后者测试仪器是加速质谱仪（AMS），原理是直接测试样品中的14C原子数。

这种测试方法具有测量精度高、样品需求量少（几毫克到几百毫克）、测量时间短等优点（余华贵等，2007等；仇士华等，1997等；陈铁梅，1990；卢雪峰等，2003；焦文强等，1998；郑同明等，2010；张婷等，2011）。

根据常规测年法和加速器测年法优缺点，并结合岩性特征，本次样品测年方法选用后者。

2 14C样品采集和前期处理样品采集要求：采集未受污染的新鲜样品，取样要求是木炭、干燥木头和其他植物遗体、干燥泥炭、贝壳等样品。

为避免污染样品，及时用塑料袋封装样品，贴上标签后置于阴凉处，并及时送实验室测试。

采集送样的样品需要经过前处理才可上机测试。

样品前处理步骤如下：第一步：取适量样品，放于烧杯中，加入蒸馏水浸泡，在超声波清洗器中震荡至样品完全分散，使用180目网筛去除样品中大于80μm的杂质。

绝对年代测定法

第四纪年代测定法一. 碳十四测年法（14C）1. 基本原理自然界中的14C主要是由宇宙射线中的中子与大气中的氮核（14N）发生核反应而形成的。

新生的14C遇氧化合为含14C的CO2，大气中的CO2通过自然界碳的循环进入生物圈和水圈，。

植物通过光合作用吸收大气中的CO2，动物又吃植物，因而所有生物都含有14C 。

生物死后，尸体分解将14C带进土壤或大气中，大气又与海面接触，其中的CO2又与海水中溶解的碳酸盐和CO2进行交换，导致所有含碳物质均具有14C。

如果含碳物质一旦停止与大气交换如生物死亡、碳酸盐沉积被埋藏等，则14C得不到新的补充，而原有的14C仍按衰变指数继续减少，每隔5730年（14C的半衰期）减少原含量的一半，时间愈久含量愈少。

只要我们测出与大气发生过交换平衡的含碳物质中14C的含量，就可以计算出该样品与外界停止14C交换后所经历的年代。

有一点必须指出，过去大气中的碳十四放射性水平只是变化相对不大，但并不是真正恒定的。

利用统一的现代标准计算出来的年代并不是日历年代，只能称为碳十四年代。

为了解决这个矛盾，学者们又找出了一个辅助的方法，就是通过树轮年代校正曲线来进行校正。

树木春长秋止，在树干截面上形成疏密相间的年轮，年轮的宽窄是由当年的气候等因素决定的，科学家根据年轮的宽狭序列便可知道其生长的年代。

他们首先建立起近几万年的树轮序列，然后测定每一个年轮的碳十四含量，作出了一个曲线，就是树轮年代曲线图。

用它校正，可将误差缩减到几年。

2．采样要求凡与大气发生过交换平衡的含碳物质，如木、碳、生物体、泥、贝壳、骨、碳酸盐等，均可用于14C测年。

为了保证数据可靠性和正确使用数据，采样注意事项：A 所采样品要防止后期污染，包括采样过程、运输、实验室处理中有可能出现的碳污染；B 要注意所采样品的埋藏状态，如是否经过搬运等。

现在已经普遍采用超高灵敏度加速器质谱仪（AMS，Accelerator Mass Spectrometry）。

高精度加速器质谱^(14)C测年

高精度加速器质谱^(14)C测年
郭之虞
【期刊名称】《北京大学学报：自然科学版》
【年(卷),期】1998(34)2
【摘要】加速器质谱１４Ｃ测量误差的主要来源是１４Ｃ计数的统计误差与束流传输的不稳定性。

对高精度测量还要考虑束流积分仪中ＩＦＣ的非线性及离子源中弹坑效应引起的时变分馏。

为得到高精度的样品年代数据，除提高１４Ｃ测量精度外，还要用系列样品进行高精度的树轮校正，并采取必要措施保证测量结果的可靠性。

【总页数】6页(P201-206)
【关键词】加速器质谱;精度;地质年代;测定;碳同位素
【作者】郭之虞
【作者单位】北京大学重离子物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】P597.2
【相关文献】
1.超灵敏小型回旋加速器质谱计14C测年的样品制备和制样系统 [J], 周卫建;张洁
2.超灵敏小型回旋加速器质谱计14C测年的样品制备和制样系统 [J], 周卫建;张洁
3.上海原子核研究所串列加速器质谱计14C测年 [J], 王纳秀;周慰囡
4.加速器质谱14C测年精度研究与改进 [J], 郭之虞;刘克新;马宏骥;鲁向阳;袁敬琳;
李坤
5.古代字画加速器质谱14C测年研究 [J], 李昭梅;沈洪涛;李文琳;孟安欣;赵振池;覃永富;蓝海会;卢慧金;陈丽莎;梁维刚
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碳十四测年法到底测出了什么

碳⼗四测年法到底测出了什么简单归纳下，碳⼗四测年法恰恰证明地球⼗分年轻，根本不是多少亿年碳14是碳原⼦在⾼空受到宇宙射线照射产⽣的不稳定原⼦，它的半衰期按⽬前测定为5730年，每到半衰期就有⼀半会衰减成氮14，⼤约到7万年就衰减到原来的千分之⼀，会⼤⼤加⼤误差，⼀般认为在5万年内相对准确碳12是稳定的碳原⼦，碳14测年法通过测定样本内碳12与碳14的⽐例估算样本的年代，碳14含量越低，说明年代越久远碳会⾃然产⽣三种不同的类别（同位素）： 12C、13C和14C。

碳-14被⽤来测年的原因是它很不稳定（放射性），⽽12C和13C是稳定的。

放射性的意思是碳-14会随着时间的过去衰变（放射出射线），于是变成不同的元素。

在此过程期间（称为 “β衰变”），碳-14原⼦中的中⼦会转变成质⼦。

因着失去⼀个中⼦和得到⼀个质⼦，碳-14被变成氮-14（14N = 7个质⼦和7个中⼦）。

如果碳-14不断地衰变，地球最终会消耗所有的碳-14吗？答案是否定的。

碳-14不断被增加到⼤⽓层中。

从外太空来的宇宙射线（包括⾼⽔平的能量）撞击地球上空的⼤⽓层。

这些宇宙射线与⼤⽓层中的原⼦发⽣碰撞，使它们产⽣分裂。

来⾃这些碎⽚原⼦的中⼦与氮-14原⼦（⼤⽓层主要是由氮和氧组成的）发⽣碰撞，把它们转变成碳-14。

⼀旦碳-14产⽣，它就会与⼤⽓层中的氧结合（12C表现像14C。

⼀样，也会与氧结合）产⽣⼆氧化碳（CO2）。

因为CO2会与植物混合（意思是我们吃的⾷物包含12C和14C），所以12C和14C在所有的活⽣物中应该有同样的⽐率，正如在我们呼吸的空⽓中⼀样）。

碳-14测年过程是怎么⼯作的？⼀旦活⽣物死亡，测年过程就会开始。

只要有机体仍然活着，它就会继续吸引14C；可是，当它死亡的时候，它就会停⽌。

既然14C是放射性的（衰变为氮-14），死亡有机体中14C的数⽬会随着时间的过去变得越来越少。

因此，测年的过程包含测定14C数⽬（衰变后仍然存在的部分）。

碳十四测试年代的原理与应用

2402018年5月上第09期总第285期1 概述放射性是指不稳定的原子自发地放出α射线、β射线、γ射线等不同射线,而衰变形成其他种类的原子。

原子序数在83以上(铋及铋以后)的元素及少数原子序数小于83的元素(锝和钷)无稳定的同位素,其余元素也均有放射性同位素。

对于放射性元素,有其中铀-238,钾-40和碳-14在测年方面有着广泛而成熟的应用。

自然界中存在两种原子的质子数目相同,但中子数目不同,在元素周期表是同一位置的元素,二者称为同位素。

存在放射性的同位素称为“放射性同位素”。

放射性同位素是不稳定的,存在核衰变现象。

核衰变的速度只与核素本身有关。

放射性同位素衰变的快慢,通常用“半衰期”(τ1/2)来表示。

半衰期即一定数量放射性同位素原子数目减少到其初始值一半时所需的时间。

对于放射性元素,有[1]:N=N 0e -λt ,即t=ln(N 0/N)/λ其中,t 表示放射性元素的年代(单位为年);λ表示放射性元素的衰变常数;N 0表示放射性元素的初始原子数;N 表示从初始经过t 的时间放射性元素的剩余原子数;若l n (N 0/N )=ln (2),则可以得到相应元素的衰变常数:λ=ln(2)/τ1/2自然条件下,碳元素存在12C 、13C 与14C 三种同位素,而仅有14C是放射性同位素,其半衰期τ1/2=5730年,平均寿命约为8267年。

对于放射性碳十四同位素:dN/dt=-λ14N则有,dN/N=-λ14dt。

则积分后,T=(1/λ14)ln(N(t)/N (0)),因此碳十四放射性同位素的半衰期τ1/2=ln(2)/λ14,λ14则等于1/8267。

以上是放射性元素数量的概念,在实际中,更多的是利用放射性同位素的浓度测年,所以会有以下公式的转变:a 代表的是放射性元素的浓度,14C元素的半衰期为5730年[2],因此:a t =a 0·e -λt因此,只需通过测试样品中初始14C 的浓度与t 时刻14C 的浓度即能得到年代的数据。

14C测定年代和加速器质谱分析

2 加速器质谱计 (AMS)
Accelerator Mass Spectroscope
注入磁铁离子源
分析和开关磁铁
串列静电加速器
静电分析器
探测器
北京大学加速器质谱计 1992 建成，1993年投入工作
核素分辨能力
3 14C-射线计数法与AMS法的比较
现代样品
6万年前样品 10万年前样品
14C测定年代和加速器质谱分析
2）经费问题 14C测定年代基础是核物理，而却应用在考古和地质方面。开始探索性研究不易被理解，没人支持，经费只能取自其它项目之余。消息传到了考古界，维竟金基金会主持人Fejos主动提供资金，得以改进仪器，使研究继续进行。
3）样品问题
1946年底，同利比一起工作的阿拿德明白了利比的研究目的，在新年假期告诉了他的父亲（律师，业余考古爱好者），消息又传到了英大都会博物馆，馆长 Lansing 立即将11个埃及出土已知年代的样品寄去。
亚利桑那大学牛津大学苏黎世工学院
结果惊人一致：在公元1260-1380年可能性 95% 决不会早于公元1200年 100%
结果震惊了世界，与人们传说不一致
2）冰人（Ice Man）
1991年在阿尔卑斯山中发现，与现代人不同，引起轰动。取了骨骼和臀部肌肉 20-30 mg，用加速器质谱计测量 14C 的含量的结果表明冰人生活年代
古埃及国王Sesostris 三世载尸船舱板的年代为4500年前。
四, 加速器质谱计-超灵敏质谱方法
1 问题的提出和解决
1）射线计数法的局限性灵敏度低，需要样品量多。
对考古样品，在几天的测量时间内使测定的年代准确到 100年，需要1-5 g 纯碳或者25-1000 g 样品。许多稀世珍宝样品没有这样的量或者不可能用来测定。

碳十四断代法操作方法

碳十四断代法操作方法
碳十四断代法操作方法是通过测量样品中的碳十四同位素的丰度来确定样品的年龄。

以下是简要的操作步骤：
1. 收集样品：选择合适的样品，如有机物（如木材、骨骼、纺织品等）或碳酸盐矿物（如石灰岩、珊瑚等）。

确保样品无污染并能表示所研究的时间段。

2. 样品预处理：根据不同的样品类型进行预处理，以去除可能的污染物和确保准确的测量结果。

例如，对有机物样品进行碱处理或酸处理，去除表面污染物；对碳酸盐矿物样品进行机械研磨或酸溶解等。

3. 样品转化：将样品转化为适合于测量的形式，通常是二氧化碳。

有机物样品通常通过燃烧或碱溶解转化为二氧化碳；碳酸盐矿物直接酸溶解得到二氧化碳。

4. 样品测量：将二氧化碳样品输入加速器质谱仪（Accelerator Mass Spectrometer，AMS）进行测量。

AMS能够测量极低丰度的碳十四同位素，并准确地计算样品的年龄。

5. 数据分析：根据测量结果和已知的碳十四半衰期（约为5730年），运用数学模型对样品的年龄进行计算。

常用的数据分析方法包括平滑曲线拟合、模型拟合等。

请注意，这只是碳十四断代法的基本操作步骤，实际的操作可能会因样品类型和实验室设备的不同而有所差异。

在进行实际操作前，建议参考相关的研究文献以获取更详细和准确的操作方法。

14C测年知识

灰烬是主要是硝酸盐和氯化物等无机物，碳元素都会转化为CO2气体。

可以收集气体用碳十四法测年份。

附：14C测年知识探索古代文明的有力工具--14C测年刘克新/北京大学技术物理陈铁梅/北京大学考古文博院当新石器时代的农业经济发展到一定阶段，距今约5000年前后，在埃及，西亚的两河流域和我国的中原地区先后出现了以社会分化、国家形成和大规模的宗教祭祀为主要特征的文明社会。

这个时期还没有文字，或文字体系的形成尚处于雏型，因此研究文明的起源和文明社会的诞生只能靠考古学的资料。

而在考古研究中，各“历史”事件必须按时间顺序排列才能被理解。

时间顺序是依靠考古地层学、考古类型学与自然科学的测年方法相结合来建立的。

在文明起源的这段年代范围内，最主要的，也许也是唯一其可靠性和精确度能被接受的自然科学测年方法是14C方法。

树木年轮法测年精确度虽高，但在我国短期尚难以达到实用阶段。

热释光法只是在个别情况下以陶片为测年材料。

14C测年对史前考古年代学的贡献在西方被剑桥大学考古系前主任C. Renfrew 称为“放射性碳素革命”。

在我国，已故著名考古学家夏鼐先生曾说“由于14C测定年代方法的采用，使不同地区的各种新石器文化有了时间关系的框架，使中国的新石器考古学有了确切的年代序列而进入一个新的时期”。

一.14C测年方法的基本原理在自然界中碳有两种稳定同位素12C，13C和放射性同位素14C。

14C是由宇宙射线和大气上层中的气体原子发生核反应而生成的，这些生成的14C不断地扩散到整个大气层、生物圈、沉积物和海洋等交换贮存库中。

由于14C也在不断衰变，因此在各交换贮存库中的14C含量将会达到平衡。

处于这种交换状态的含碳物质一旦脱离交换且一直处于封闭状态，则其中的14C不再得到补充，只会按衰变规律逐渐减少。

假定长期以来宇宙射线的强度没有改变，即14C的产生率不变，则只要测出该含碳物质中14C减少的程度，就可以按照基本的衰变公式推算出考古事件或地质事件的年代。

NEC 14C测量AMS系统离子源升级

加速器质谱（ＡＭＳ是在地球科学、古）考
２００４年从美国引进了小型化¨ Ｃ样品测量加速
学、命科学、境科学等领域具有广泛应用的生环
一
器质谱仪（ＣＰＡＭＳ，系统的加速器为）该１５Ｄ型串列静电加速器，电压仅．ＳＨ端０６ＭＶ，．系统测量精度为０３，量本底低．测于４０。自２０ ×１０４年运行以来，每年平均测
ｓａｌｔｆｔｅｓｒｍｅ．Ｅｘｐｒｍｅｅｕｔｈｔｂｉｉｙｏｈｅｍａｕｅｎｔｅｉｎｔｒｓｌｓｓｏｗｈｔｂａｋｇｏｕｏｎｏｎｃｅｓｔａｃｒｎｄｄｔｉｒａｅｏｂｉｓｙｗｉｈｌｒｒａｅｔｅｖｏｕｌｔａｇｅｐｒｕｒ．ＫｅｒｓＡＭＳ；ｉｏｕｃｙｗｏｄ：ｏｎｓｒｅ；ｓｈｅｉａｏｎｚｒｅｍｕｒｅｔｐｒｃｌｉｉｅ；ｂａｃｒｎ
ｒｓｒｉｒｑｉｅｔｈｉｇｒｄｄｉｏｃ．Ｃ— ｂｅｍｕｒｅｔｕｐｔ０／Ａｅｅｖｏｒｗｅｅｅｕｐｐｄｗｉｈｔｓｕｐａｅｏｎｓｕｒｅａｃｒｎｏ１５ａｃｎａｂｅｏｂａｎｄｔｉｅｗｉｈａｅｕｌｐｉｚｔｏｏｏｅａｉｐａａｔｒ．Ｉｃｅｓｄｅｍｔｃｒｆｏｔｍｉａｉｎｆｐｒｔｎｇｒｍｅｅｓｎｒａｅｂａ