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  2020-11-14 13:08 黄相柏 客户经理

  每 5700 年 原 有 的 C-14 就 会 减 少 一 半 。 如 果 我 们 开 始 时 有 100 个 C-14 ， 过 了 5700 年 ， 则 剩 下 50 个 ， 这 50 个 就 成 为 下 一 次 的 「 原 有 」 ， 因 此 再 过 5700 年 ， 就 只 剩 下 25 个 。 再 过 5700 年 ， 则 只 剩 下 12 · 5 个 ， 再 一 个 半 衰 期 ， 只 剩 6 · 25 个 。 依 此 类 推 ， 五 个 半 衰 期 后 ， 剩 下 3 · 125 个 ， 六 个 半 衰 期 后 剩 下 1 · 6 个 ， 七 个 之 后 0 · 8 个 ， 八 个 之 后 0 · 4 个 ， 九 个 之 后 0 · 2 个 ， 十 个 半 衰 期 ( 也 就 是 10X5700 年 =57,000 年 ) 之 后 ， 只 剩 下 0 · 1 个 ！ 如 果 开 始 时 有 1000 个 C-14 ， 五 万 多 年 之 后 也 只 剩 下 一 个 C-14 ！
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  2020-11-14 13:05 梅金荣 客户经理

  生活中我们见面总不免要问对方：“你有多大？”同样考古学家新挖到一个遗址也需要问：“你有多大？”但不是每个遗址都留有文字来告诉考古学家问题的答案，学者们往往要借助一种来自自然科学的技术，这就是我今天要向大家介绍的碳十四测年技术。
  （一）碳十四测年技术的起源和发展
  公元1936年，一个名叫卡门的科学家发现并分离出一种分子，它是碳的一种同位素，分子量是十四，因此被称为碳十四。三年后，科学家柯夫经过研究，指出宇宙射线和大气作用后，射线中子的最终产物是碳十四，并计算出了其在大自然中的产生率。
  这些成果引起了年青科学家利比的高度重视。利比是个爱好广泛的人，他一方面是研究放射现象的自然科学家，另一方面又喜欢诸如考古、历史之类的社会科学。利比敏锐的感觉到，这也许是解决考古学年代测定的一个突破口。但他还没开始这方面的研究，第二次世界大战爆发了，利比奉招来到哥伦比亚大学，参与原子弹的研发工作。二战结束后，利比出任芝加哥大学教授。有了自己的时间，他开始将心中的理想付诸实施。起初他对自己的研究秘而不宣，想给考古界带来个惊喜，但由于没有经费，他不得不于1946年圣诞节将自己的研究目的透露出来。消息传到考古界，立即引起维金基金会的重视，为利比提供了科研资金。在这笔资金的支持和众多考古学家的鼓励下，1949年利比终于成功的创建了碳十四测年的常规方法。
  为了检验测年方法的准确性，专家们进行了严密的盲测实验。他们找来许多已知年代的含碳标本，放在只有标号的盒子里，让利比进行测年，然后把结果与实际年代进行比对，所有的结果都在可接受的误差范围内。
  经过重重考验，碳十四常规测年法被考古学家和地质学家所接受，成为确定旧石器晚期以来人类历史年代的有力工具。许多长久以来没有解决的难题迎刃而解。我们知道，考古学与历史学的重要的结合点就在于确定遗址的年代。而碳十四测年技术则为这个结合点找到了一个突破口。这是考古学的一个重要革命性的技术。
  尽管碳十四测年常规技术为考古学的发展发挥了重要作用，但从它诞生之日起，这项技术的不足之处也令考古学家感到不便。其一是它需要的标本量比较大，并不是所有的遗址都能提供这么多的标本，当然也不能用它来对某些需要测年的文物来进行测年。再就是它的精度还是不够，年代越远的标本其误差也就越大，有时竟达到几百年。这对于研究年代学的学者来说，不能不说是一种遗憾。于是又出现了木轮年代校正曲线，经过科学家多年的努力，用这两者结合起来可以将误差缩小到几年甚至一两年！
  随着核物理学的发展，一种新的测定碳十四的方法面世了，这就是用加速仪质谱学进行碳十四的分析。英文缩写为AMS。AMS具备了常规法的一切优点，同时又有许多优势。主要就是我在上文中讲到的，常规测年法精度不够，而AMS的灵敏度与精度比常规法要好得多.但更吸引专家的是,AMS所需的标本量极少,只需几毫克,几乎可以实现无损伤检测.于是便有了著名的"都灵裹尸布案".关于这个故事,本人将在下一章作详细讲解.
  碳十四测年的原理
  我们知道,空气的主要成份是氮气和氧气.在宇宙射线的作用下,组成氮气的氮原子发生了变化,原子核由原来的七个质子变成了六个,成了碳元素的一种同位素,它的分子量是十四,因此叫碳十四.碳十四的原子核并不稳定,它放射出中子,最终又变回氮原子.这个变化是有一定的速度的,它每过5730年减少一半,这个时间也就是碳十四的半衰期.尽管如此,碳十四的化学性质还是与普通的碳十二完全一样,它与氧气反反应生成了二氧化碳,与碳十二的二氧化碳混合在了一起.科学家经过计算,认为这个混合比例,基本上是一个恒定的值,例年的变化不是太大.植物在光合作用时,将二氧化碳吸入合成有机物,碳十四二氧化碳也按比例进入植物体内.在整个自然界的食物链上,碳一层层的流动着,碳十四也跟着流动.随着新陈代谢,生物体内的碳十四含量也基本与大气保持一致.
  但当生物死亡后,情况发生了变化,新陈代谢停止了.于是,尸体内的碳十四便以其特有的衰变规律进行衰变.只要我们测定其中碳十四的含量,就能知道这个生物是什么时候死的.比如,我们在一个遗址中发现一块人骨，只要测出其中所含的碳十四的量，就能算出这个人的死亡时间，进一步知道这个遗址的大致年代。这就是碳十四测年的技术原理.
  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。
  都灵裹尸布奇案
  耶稣的故事大家都不陌生吧？但到了文艺复兴后，人们大都认为那不过是神话。但在都灵天主教堂却长期保存着一块据称是耶稣裹尸布的圣物。围绕着这块布，科学家在争论，老百姓在谈论，就连教会内部也是议论纷纷。它本身的经历就很有传奇色彩，多次易手，多次险些被毁，而对于它的真伪，更是众说纷纭。1898年，都灵大主教曾允许科学家进行直接实物考察，上面显示出有十分逼真精细的人体影像，诸多细节与《圣经》上的记载吻合。但这并没有使争论平息。1949年，碳十四常规测年法问世，有人便提出来要为裹尸布测年，但这种方法需要太多的样本，几乎要把整个裹尸布都搭进去，教会当然不会同意。
  碳十四AMS法出现后，由于它只需几毫克样本，不会对裹尸布造成损害，因此科学家希望能用这个方法给裹尸测年。经过十年艰苦谈判，教会终于同意了。
  公元1988年4月21日，激动人心的时刻来到了。不列颠博物馆的考古专家和大主教一块来到都灵教堂，他们关闭了严密的保安系统，从圣器中取出这块有争议的尸布，大主教亲自从上面剪下一块长七厘米、宽一厘米的布条，然后分成三小块，分别装在三个标有号码的金属盒中，送到三家权威检测实验室进行严格的盲测。结果很快出来了，三家实验室的独立测量结果非常一致，这块裹尸布的年代为公元1260至1380年之间。裹尸布是中世纪的产物，不可能是耶稣时代的东西。
  这件事本身固然很有意义，同时，也使碳十四测年技术名声大振。
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  2020-11-14 13:02 樊振清 客户经理

  碳十四可以写为C-14，是自然界存在中碳的同位素之一，其原子核内有6个质子和8个中子。在自然界存在三种碳的同位素，分别是C-12，C-13和C-14。在碳的三种同位素中，只有C-14具有放射性，能自发的放射出β粒子蜕变为N-14。

  C-14的半衰期为5730±40年，也就是每5730±40年，C-14的量会降为原有的一半。因此只要比较含碳物质中现存的C-14的数量与起始C-14的数量，我们就可以判定含碳物质的年代。

  我们可以测量现在含碳物质中C-14的数量，但是我们如何测定现在含碳物质在古代的C-14数量呢?这要从C-14的产生开始说起。外来的宇宙射线与地球高空大气作用产生中子，中子和大气氮核发生核反应生成C-14。

  又由于碳-14可以衰变成N-14，大气中的C-14处在生成和消耗的平衡之中。因此，当C-14的生成速度和消耗速度相等时，C-14占所有碳原子的比例是一定的。

  碳十四具有和其它碳原子相同的化学性质，因此参加自然界碳的交换循环运动。由于生物体与大气经常发生交换，因此衰变掉的碳十四可经常获得补充，因此活的生物体中碳14的浓度和外界基本一致。一旦生物体死亡后，其体内的碳十四一直衰变，却得不到补充。

  科学家就是利用这一规律，以现代碳十四的放射水平作为标准与测量标本中的碳十四相比较，由此推算出含碳物质碳十四死亡或停止交换的年代。

  考古遗址中常见可供此法断代的物质包括木头、木炭、植物种子、贝壳、编织物、毛发、骨头、泥炭、含炭沉积物等等，但并不是所有的遗址都有适合测定的标本。

  扩展资料

  在美国电影《普罗米修斯》中，出现了在外星球用碳-14测外星生物的尸体年代。但是由于外星球的大气环境和地球完全不同，产生C-14的机制也不完全相同，因此C-14定年法很难用地球上的数据直接使用在外星球上面。

  上述测量方法假定这种碳十四的含量几万年来都没有改变，根据树木年轮的研究，碳十四的浓度并不如预期的没有变化，学者因此依树木年轮的断代做出一个校正量表，由此校正碳十四的测定年代。

  使用碳十四定年法也非完全没有误差。标本本身、采集过程、实验过程都有可能使测定结果发生误差，因此考古学者通常需要经过多次测定，才能确定遗址或遗物的年代。而且由于C-14衰变较快，这种定年法较适用于对数千年至七万五千年前左右的标本进行断代。

  碳十四定年法建立之后，就成为史前考古学的重要工具，为考古学史划时代的标竿。我国文物考古工作者应用C-14断代法，取得了许多重大成就，其中有些成果甚至改变了旧的观点。

  如河套人、峙峪人、资阳人和山顶洞人等，原来认为其活动年代为5万年或5万年以上，但应用C-14断代法证明其均在4万年以内，甚至山顶洞人可晚到1万多年，这一研究结果表明旧石器晚期文化变迁和进展速度比考古工作者原先想象的要快。

  再如，在汉代冶铁遗址中曾发现有煤的使用，这一发现使一些考古工作者认为在汉代时就已把煤用于冶铁，但后来从铁器中C-14的鉴定结果推断，我国在宋代才开始把煤炭用于冶铁，尽管汉代冶铁遗址中发现有煤,但并末用于炼铁。

  参考资料来源：

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  2020-11-14 12:59 齐昆明 客户经理

  碳具有三种同位素：¹²C、¹³C和微量的¹⁴C，其中只有¹⁴C 具有放射性。天然¹⁴C 主要源于高层大气层中的宇宙射线产生的中子与稳定氮同位素（¹⁴N）的反应，所产生的¹⁴C又被氧化为二氧化碳（¹⁴CO₂）进入低层大气层。这样，所有地球上的植物在吸收二氧化碳的同时也会不断地摄取一定量的¹⁴C，并在生命活动阶段与外界¹⁴C 处于一定的平衡状态。随动植物生命活动的停止，其体内的¹⁴C 便与外界隔离，并随时间衰变而减少。根据¹⁴C 半衰期计算，约5 万年其¹⁴C 即全部衰变完毕。所以，通过测定死亡后动植物体内残余的¹⁴C 含量并与已知年龄的国际¹⁴C 标准比较即可计算该动植物死亡时距离现在的时间，从而达到测年的目的。

  加速器质谱（AMS-Accelerator Mass Spectrometry）¹⁴C年代法是以加速质谱仪，通过测定样品中¹⁴C与¹²C的比值，并与已知现代¹⁴C年龄的国际¹⁴C标准进行比较（最常用的国际¹⁴C标准是1950年生产的具有95%天然¹⁴C浓度的草酸），并将其稳定碳同位素¹³C值校正到-19‰的。所以，AMS 测定天然样品中的¹⁴C通常表述为样品与现代碳标准的比值（F）为结果（1950年定为现代年龄）：而确定

  F=（¹⁴C/¹²C）_样品/（¹⁴C/¹²C）_标准 （3-1）

  公式（3-1）中样品和标准的（¹⁴C/¹²C）比值都要校正到其稳定同位素¹³C值为-25‰，以便校正大气中¹⁴C浓度变化对样品及标准的影响。根据测定的F比值，样品的¹⁴C年龄可通过公式计算得到：

  T=-8033×lnF （3-2）

  习惯上将¹⁴C的测定值以千分之（‰）表示：

  δ¹⁴C（‰）=〔（¹⁴C/¹²C）_样品/（¹⁴C/¹²C）_标准-1〕×1000 （3-3）

  这样，样品的¹⁴C年龄可通过公式（3-4）计算得到：

  T=-8033×ln（1 + δ¹⁴C/1000） （3-4）

  实际测定中，还需考虑其他因素的影响。如¹⁴C 标准自1950年距测定时间之间¹⁴C 的自然衰变，地球磁场的作用，以及样品中碳同位素的自然分馏。人类核试验也是¹⁴C的另一重要来源。20世纪50年代末及60年代初，核试验使北半球大气层中的¹⁴C 浓度增加了近一倍。核试验所产生的¹⁴C 自然也进入了地球生物圈。

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  2020-11-14 12:56 米国连 客户经理

  碳14测年，又称碳—14年代测定法或放射性碳定年法（Radiocarbon Dating），就是根据碳—14衰变的程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法。这一原理通常用来测定古生物化石的年代。

  碳14测年法由美国芝加哥大学教授、加州大学伯克利分校博士威拉得·利比（Willard Frank Libby）发明 [1-2]  ，威拉得·利比因此获得1960年诺贝尔化学奖。

  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。

  扩展资料：

  考古学旨在了解人类，它是一项超越发掘宝藏、收集信息和测定年龄的崇高的事业。正是了解了昔日文化不再存在的原因后，人类才明白了确保历史不会重演的关键所在。

  多年来，如果不是凭借放射性碳定年、树轮年代学、古地磁断代、氟化物定年、光释光测年以及黑曜石水化分析等技术，考古学发现的历史文化信息将永远都不被人所知。

  放射性碳定年技术的应用已有50年了，它彻底改变了考古学。碳14定年迄今仍是一项强大可靠的、广泛适用的技术，对于考古学家和其他科学家来说极其宝贵。

  参考资料来源：

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  2020-11-14 12:53 齐旭明 客户经理

  考古里的碳十四测年法，就是根据碳14衰变的程度来计算出样品的大概年代的一种测量方法。
  碳14是碳元素的一种具放射性的同位素，它是透过宇宙射线撞击空气中的氮原子所产生。碳-14原子核由6个质子和8个中子组成，其半衰期约为5,730±40年。由于在有机材料中含有碳-14，因此根据它的衰变可以确定考古学样本的大致年代。
  碳十四测年法的原理在于，碳14由于受到宇宙射线中子对碳14原子的作用，不断地形成于大气上层。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。 这一原理通常用来测定古生物化石的年代。
  碳十四年测年法由美国加州大学伯克利分校博士威拉得·利比发明，威拉得·利比也因此获得1960年诺贝尔化学奖 。
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  2020-11-14 12:50 米国超 客户经理

  自然是准的。当然，如果你测的东西是地球形成之初就有的，那么用碳-14测的话会有误差，那时候可以用其他半衰期更长的元素来做标定。但是，对于人类出现之后这段年限来说，用C-14是最好的，因为人类文明5000年，……
  怎么说呢？看来你对碳-14鉴年法的原理不是很熟悉。
  首先，生物活着的时候会呼吸，体内循环体系是成立的，直到生物个体死亡，这种循环就会中断！
  活着的生物体内含碳，碳在自然界中两种同位素C-12和C-14的比例是固定的，因为在碳-14衰变的同时，宇宙中的高能射线会引发氮-14转变成碳-14，这个循环恰好成立，也就是说碳-14的产生量和消耗量基本持平，这就使得自然界中C-12和C-14的原子数目比是恒定的了。
  生物活着的时候，个体与自然界循环，交换物质，C-14在体内的丰度和自然界里是一样的。但是生物死亡后，这个循环中断，C-14在生物体内只消耗而不产生，经过时间t后，衰变掉了，我们只要攫取出生物尸体中C-14的实际丰度与自然界中的丰度之比就可以算出生物生存的年限。
  假设自然界中C-14的丰度(C-14占碳原子的数目比)为θ，而我们可以用超灵敏质谱仪数出生物尸体里的C-14原子个数，并求出其在生物体内占所有碳原子数目的比值θ’。在生物活着的时候，θ’=θ，当生物死亡后，C-14衰变，θ’＜θ。
  θ’/θ=e^(-λt)，λ=ln2/T≈0.693/5730；t=-ln(θ’/θ)/λ≈-ln(θ’/θ)×5730/0.693 单位是年。