Общее описание метода

Термолюминесцентный метод датирования (ТМД), основан на способности некоторых распространённых минералов (стекло, глина, керамика, полевой шпат, алмазы, кальциты и др.) с течением времени накапливать энергию ионизирующего излучения, а затем, при резком нагреве, отдавать её в виде светового излучения (вспышек света). Чем старше образец, тем больше вспышек будет зафиксировано.

Поскольку количество накопленного веществом света не является показателем времени, применяют калибровку. Исходя из предположения, что радиационный фон в одной местности, постоянен на всём протяжении времени, берут эталонный образец, и помещают его в то же место, где был найден исходный минерал. Через определённое время, замеряют величину накопленной им энергии. Зная срок её накопления, и сравнив величины энергии минерала и эталонного образца, вычисляют искомую дату образования минерала.

В идеальных условиях, метод позволяет датировать образцы возрастом от 100 до 80 000 лет, с погрешностью в 7-15 %.

Физика

Под воздействием естественной радиации, внешнего радиационного фона (в том числе образующегося в ходе распада радиоактивных элементов горных пород), космического и ультрафиолетового излучений, нарушается структура вещества. Это происходит из-за способности определённых мест кристаллической решётки минералов захватывать электроны из потока радиоактивного излучения и удерживать их в возбуждённом состоянии. Такие места называются электронными ловушками или «вакансиями». Чем больше захвачено электронов, тем сильнее нарушена структура кристаллической решётки, тем больше в кристаллах минерала трещин и других дефектов. Под резким воздействием высокой температуры (немного ниже температуры красного свечения) в 500 °C, электронные ловушки минерала высвобождают захваченные электроны, которые из возбуждённого состояния переходят в обычное, испуская при этом поток фотонов — световое излучение. Это явление и называют термолюминесценцией.

История

Впервые, это явление наблюдал Роберт Бойль в 1664 году, то есть ещё в XVII веке. В современной науке, первое упоминание о его использовании, встречается в работе Ф. Дэниелса (F. Daniels)[2] в 1953 году. Первые практические применения, датированы 60-ми годам XX века.
В последующие годы, публикации по данной теме, встречаются довольно часто.

Применение

С точки зрения применения, ТМД является более простым, чем например радиоуглеродный, а значит и более дешёвым. Его применяют в геологии, в частности для определения возраста известняков, в археологии, для датировки античной керамики и других керамических изделий, таких как терракоты.

Используя свойства кристаллов накапливать ионизирующее излучение, их в частности используют в термолюминисцентных дозиметрах (англ: ТЛ дозиметр) для регистрации ионизирующих излучений.

Ограничения

С точки зрения физического обоснования, сам метод считается достаточно точным и надёжным. Однако необходимо принимать во внимание два основных фактора:
1. На количество накопленной световой энергии минерала, влияет количество дефектов в кристаллической решётке и, соответственно, количество электронных ловушек. У разных веществ их число разное. Поэтому образцы, изготовленные в одно время, и найденные в одном месте, из-за разного числа электронных ловушек, могут дать разный уровень излучательной способности, вследствие чего, результаты датировки будут различными.
2. Поскольку метод предполагает обязательную калибровку, в основе которой заложен принцип неизменности радиационного фона, на точность датирования влияет уровень радиации той местности, в которой проводятся исследования. Если исследуемый объект перемещался на значительные расстояния (то есть менялся уровень радиационного фона окружающей его местности), или контактировал с другими объектами с повышенным уровнем радиации (например, с грунтовыми водами), или сама местность подвергалась воздействию радиации (например, из-за аварии на АЭС), всё это снижает достоверность полученных результатов.

Критика

Помимо этих ограничений, метод в основном подвергается критике по следующим причинам:
1. Проводя анализ описываемым образом, на самом деле, определяется не дата изготовления образца, а дата его последнего нагрева до высокой температуры. А это могли быть как обжиг, так и пожар, или просто долгое нахождение образца на открытом солнцу месте.
2. ТМД это относительно дорогая и длительная процедура.
3. Во время анализа, из-за воздействия высокой температуры, исследуемый образец минерала разрушается (в отличие от например Оптико-люминесцентного анализа, в котором измеряют уровень излучательной способности после резкого освещения вещества).


источник:   wikipedia.org.ru