碳十四测年－鉴定文物真伪

一、碳十四(C14)测年技术的发明与获诺贝尔奖

    1944年，美国化学家W.Libby发明了碳十四测年技术，并用其测量了古埃及法老的棺木，结果和文献记载的这些法老的年代十分吻合。
    1960年，Libby因此获得了诺贝尔化学奖。

http://s6/mw690/004l4mr7gy6HwfkwwvP15&690
（上图：碳十四技术发现者-美国化学家W.Libby教授）

二、碳十四测年基本原理

    自然界存在3种碳的同位素，它们的重量比例是12：13：14，分别用碳-12、碳-13、碳-14来表示。前二者是稳定同位素，碳-14则有放射性，它会随着时间而发生衰变。碳-14的主要是由于宇宙射线中的中子与氮原子核发生反应产生碳-14。碳-14产生后同大气中的氧结合成¹⁴CO2分子，马上进入到大气中参加全球碳循环。¹⁴CO2从大气中溶解进入地球的水圈，同时也因光合作用和食物链而进入整个生物圈。大气圈、水圈和生物圈是碳的3个循环交换库。这三个交换库的碳总量不随时间变化，而且三个交换库之间的交换相当迅速，这样在循环交换库中碳-14的风度是空间均匀分布的。

http://s1/mw690/004l4mr7gy6HwafX2zC00&690

（上图：新型C14质谱加速器）

    生物在存活期间，不断地从大气中获取这种放射性碳。并和三个交换库中的碳-14含量达成平衡。但是任何一种动物或植物一旦死亡，其与外界的碳-14交换将停止，这样体内碳-14将不会更新，而由于碳-14为放射性元素，发生衰变，从而使存留体内的这种放射性碳不断减少。碳-14的半衰期约为5730年，即大约在5730年间，它的含量可以衰减一半。这样通过测量各类含碳生物现在所包含的碳-14含量，并与它原始的碳-14水平相比（即三个交换库平均碳-14含量），就可以推算出这些生物的死亡年代，进而可以推断与它们共存的遗存(诸如建筑遗址、墓葬或其它遗物)距今已有多少年了。

http://s1/mw690/004l4mr7gy6HwaIKRgY80&690

（上图：传统C14加速器）

    最初的常规碳十四技术要求样品量较大，无法对珍贵文物进行鉴定。但随着技术的进步，碳14测年技术取得了长足的进步，特别是加速器质谱法（AMS-C14）的应用，使样品用量大幅度较少，同时年代测量的精确度也大幅度提高。

二、测年范围

    目前该技术的测年范围可以从距今4万年至距今100年。

http://s15/mw690/004l4mr7gy6Hwf0oDsa4e&690
（碳14树轮校正示意图）
 

三、适用范围与样品要求

    竹木漆器，字画，骨器，毛皮制品、铁器等一系列含碳文物，含碳的陶瓷器。

    （注：铁器（钢）等适合北宋之前的文物，北宋之后由于使用煤来炼铁，此时C14方法不再适用。含碳陶瓷指的是夹碳的陶器，一些日用瓷器，表面有烟苔等。）

    样品量仅为几十毫克，基本对文物不产生任何影响

四、经典案例

    耶稣裹尸布奇案

    http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_3975873945_0_1.html