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加速器质谱学与裹尸布案

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加速器质谱学(简称AMS)是20世纪70年代末在国际上兴起的一项现代核分析技术,主要用于测量长寿命放射性核素的同位素丰度比,从而推断样品的年龄或进行示踪研究。

加速器质谱14C测定法与常规14C测定法相比,其主要优势在于所需样品量少和测量工作效率高,而测量的灵敏度与精度则可达到3‰-5‰。AMS法需要的标本量不到常规法使用样品量的千分之一,几毫克的碳样标本利用加速器质谱测量,一般仅需数十分钟即可测定,而常规14C测年法,则要48小时或更长的时间。在时间紧、样品多的情况下,加速器质谱法就自然发挥出它独特的优势和作用。

用加速器质谱法进行14C测年可以达到相当高的测量灵敏度,若用行内的理论来讲,常规法14C测年的上限约为五万年,相应的14C/12C测量灵敏度为2.3×10-15。目前国际上先进AMS实验室14C测年的上限可超过六万年,相应的14C/12C测量灵敏度好于6.7×10-16。这个数据,如果用小米做个通俗的比喻,就是要在多于1500万亿粒相同的小米中,用AMS找出一粒稍重一点的小米来。这1500万亿粒小米放在一起有多大一堆呢?大约有五百万立方米。北京故宫博物院的面积是72万平方米,把这些小米铺满故宫博物院的话,还要堆到7米高!夏商周断代工程样品的年龄不超过四千年,其14C/12C的值大约是上述灵敏度的1000倍,但该值的测量精度要好于5‰。就是说,要在一千五百万亿粒小米中,把这一千粒稍重一点的小米的粒数捡出来并数清楚,漏掉和数错的粒数不能超过五粒。而且正由于加速器质谱计使用样品量小,对于珍贵的国宝级文物如甲骨以及遗址中出土的炭屑、骨片、残存的少量有机物,甚至于陶器、铜器上的烟炱等等,都可以采样用来测定年代,而常规法在这样的情况下则显得无能为力。