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热释光鉴定古陶瓷

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发表于 2014-12-25 14:12:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
热释光是一种自然现象,是某些固体物质因长时间受到射线的辐照,在辐射电离作用下,固体物质产生电子-空穴对,一些电子被晶体的缺陷所俘获,在室温下,这种俘获状态是稳定的。
如果将晶体加热,被俘获的电子则从陷阱中逃逸出来与空穴复合,同时以光子的形式释放出它们所贮存的能量,这就是热释光,即TL(Thermoluminescence)
这种光很微弱,只有用高灵敏度的测光量仪器才能测出来,并且在冷却以后再加热时,这种光是不能重新再现的。
自然界的所有沉积物,都含有铀、钍、钾等长寿命放射性元素,它们衰变放出α、β、γ射线。射线使固体物质电离,或使电子被激发到高能态。多数电子会很快恢复到基态,但有一部分电子在晶格内的运动中,会陷入到较高能态的原有晶体的缺陷里,成为被俘获的电子。只有通过加热,才能使陷阱中的电子增加动能而被激发出来,与空穴复合,并以光量子的形式放出能量。
加热放出的总光子数,与陷阱中释放出的电子数成正比。而总电子数与发光体(具有热释光特性的物质)所吸收的辐射能量成正比。因此,年代越久,物质所接受的放射性越强,贮存的能量也越高,热释光量也越大。即热释光量与所接受的放射性总剂量成正比。
铀、钍、钾的半衰期长达109年(10亿年),在较短的时距内(第四纪),可以认为其放射性强度是个常数。
因此,热释光的光强大小与年代成正比。也就是说,在同样的辐射剂量下,样品年龄越老,热发光就越强。
已知样品的自然热释光量(I)与样品所受的总辐射剂量(D)成正比,即:I=k ·D
其中,k是样品对辐照的灵敏度,k=人工辐照引起的热释光量/人工辐照剂量,D=Rt,R是年辐照剂量,t是受辐照的时间。由上可以得出t=D/R=I/Rk (I为自然热释光量)
样品积累热释光以后,遇到光—热事件(如火山活动;粘土被烧制成瓷器;岩石受风化—侵蚀作用,受太阳光中紫外线照射,再沉积下来),就会使原来积存的热释光基本消除,即热释光“时钟”调零。再沉积以后,受周围放射性元素辐照,又重新积累热释光。这样就可以根据热释光来测量陶器、火山活动等的年代,这就是热释光测年法。

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