C测年的新进展——AMS技术

发布网友发布时间：2022-04-28 23:35

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热心网友时间：2022-06-25 12:09

业渝光

（地质矿产部海洋地质研究所）

加速器质谱计（Accelerator Mass Spectrometer）简称AMS。自1977年美国和加拿大使用这种技术测定¹⁴C获得成功以来，AMS技术在10a内有了很大的发展，受到国内外的瞩目。在最近召开的第四次全国¹⁴C学术会议上，AMS技术是一个主要内容，现根据会议交流的情况简要评述一下AMS技术，以引起有关人员的注意。

AMS技术与常规测量β衰变计数测¹⁴C年龄的方法基本原理是一致的，都是依据被测样品中¹⁴C的原子数目随时间指数衰变减的规律。但是，两种方法直接测量的对象则完全不相同，常规法测量的是一段时间内样品中发生衰变的¹⁴C原子数，而AMS技术则是“数”被测样品中存在的¹⁴C原子的个数，也就是测定样品中¹⁴C与¹²C的原子数的比值。这样的前提决定了常规法的一些严重弱点：①需要样品的数量较大，一般要几克碳，因为样品中的¹⁴C原子数虽然多，由于¹⁴C的半衰期较长（5730a），因此，常规法测量的衰变的原子数只占极少的一部分。比如1g年龄为4万a的碳样品，其中¹⁴C的原子数有4.7×10⁸个，而平均每小时仅有6.3个¹⁴C原子衰变。②测量的时间长，由于¹⁴C原子衰变的个数少，必须用较长的时间进行测量，一般测量一个样品需要17h左右。③最大的测定年限很难超过四五万年，而且越接近最大可测年限，测年的误差越大。这是由于目前测量仪器的噪声本底计数很难降到0.5cpm以下，难以提高信噪比。常规技术的这些弱点，使许多宝贵的样品不能进行¹⁴C测定。

AMS技术较常规法却有许多独特的优点。首先，它能极大地减少被测的样品，一般只需1～5mg的碳，这样就使许多考古、月球、极地钻孔，深海有孔虫等珍贵的样品得以测定。例如，最近轰动西方宗教界的所谓意大利都灵大教堂珍藏的“耶苏裹尸布”，经英国牛津大学、美国亚利桑那大学和瑞士苏黎世高等工学院三家实验室用AMS技术测定，证明是假的；若用常规法测定，恐怕整个“裹尸布”全用掉，也未必能达到目的。其次，测量的效率高，一般情况下，在24h内可以测量40个样品。第三，测定的年限有可能延长到七八万年。目前，AMS技术的测年范围和常规法差不多，这主要是在制样过程中有现代碳污染，使测量仪器的本底就有六七万年。通过改进、简化制样工艺，专家们认为延长到7万a还是大有希望的。AMS技术也有一些不如常规法的地方：①测量精度还不够高，稳定性还不够好。现在常规法的精度可达1%以下，而AMS对1万a的样品可达1%左右，而对较老的样品精度只能达到4%～5%。目前，只有少数几家实验室测量精度达到较高水平，而常规法精度则普遍比较稳定。②设备十分昂贵，日常工作所需费用也较高，不可能像常规法那样普遍使用。③由于所需样品是微量的，所以微量样品处理技术要求十分严格，一般的样品不如常规法简便。

目前，世界上已有30余台AMS装置在运行，研究的领域十分广泛，涉及到考古学、人类学、海洋学、地质学、冰川学、水文学和气象学等，每年测定数千个¹⁴C样品。AMS技术的出现确实是¹⁴C年代学上一大*，但是在近期内只能作为一种急需、特定和珍贵样品的测定手段，而常规法仍是主要手段。我国尚未正式开展AMS技术的研究，主要原因是我们没有大功率的加速器，而我国学者在国外实验室都做过这方面的研究。不过，现在我国的AMS研究工作已在起步，已安装和正安装AMS装置的单位有4家，即北京大学技术物理系、中科院上海核子所、兰州大学近代物理系和中国原子能科学研究院。其中北大的AMS研究工作已得到国家自然科学基金会的重大项目资助，上海核子所的小回旋加速器的研究也得到国家自然科学基金的资助，具体工作已在开展。据了解，北大的AMS装置在1991年可正式出数据。

（海洋地质动态，1989，第1期，15页）