放射性元素在文物鉴定中的应用

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1、放射性元素在文物鉴定中的应用研究目的熟练掌握放射性元素的性质，了解放射性元素在文物鉴定屮的应用.—:研究办法参考书籍，老师指导.三：研究步骤小组成员收集材料，并讨论分析。经过老师的指导，最后完成课题.四：开展的主要研究活动1.在图书馆查询关于反射性元素应用的资料，从中筛选与文物鉴定相关的资料进行记录分析.2.拜访海南大学丿力史系教授，并在他的帮助下完成了课题的初步材料选择.3.对所获得的材料进行讨论和分析.五：主要材料原子核技术用于考古学的最有名的例子是1946年美国科学家发明的14C考古。“放射性元素14C的半衰期为5730年，即过5730年其量减一

2、半。如果从某被测样品测到其14C量为活体的一半，那么此样品的寿命为5730年。早期测量14C放射出来的射线数量，但1000克碳每秒只有225个衰变数，因此要求被测样品量很大，测量精度不高，上限为5万年，课差数百年。上世纪70年代，发展加速器质谱计，直接测量14C含量，（1000克碳含6X1013个14C原子），上限扩展到数十万年，误差数十年。1978年，复旦大学与中国科学院上海原了核研究所（现称应用物理研究所）在柯俊院土•指导下用质子X荧光分析法（PIXE）分析越王勾践宝剑，后乂分析了秦王箭做、古画、陶瓷器等。核技术成为考古的重要手段。1.X射线荧光分

3、析法1）中子活化分析中了活化分析（NAA）最初由匈牙利放射化学家Ilcvcsy和Levi于1936年提出，直到60、70年代才广泛使用并FI趋成熟。廿前使用中子活化分析技术口J分析周期表屮的大部分元素，并且随着实验技术和数据处理方法的不断完善，已建立在线分析系统，从而使中子活化分析的应用范围迅速扩大，现已在材料科学、环境科学、地质科学、生物医学、考古学和法学等领域得到广泛应用。NAA法特别适合考古学中的元索分析。它与其他元索分析法相比较，有许多优点，其一是灵敏度高，准确度、精确度高。NAA法对周期表屮80%以上的元素的灵敏度都很高，一般可达10-6-1

4、0-12g,其精度一般在±5%。其二是多元素分析,它可对一个样品同时给出几十种元素的含量，尤其是微量元素和痕量元素，能同时提供样品内部和表层的信息，突破了许多技术限于表面分析的缺点。第三取样量少，属于非破坏性分析，不易沾污和不受试剂空白的影响。还有仪器结构简单,操作方便，分析速度快。它适合同类文物标木的快速批量自动分析，其缺点是检测不到不能被中子活化的元素及含量，半衰期短的元素也无法测量。此外，探测仪器也较昂贵。2）中子活化分析原理及操作所谓中子活化分析是利用有一定能量和流强的中子、带电粒子或高能r光子去轰击待分析样品，使样品屮核素产生核反应，生成具冇

5、放射性的核素，然后则测定放射性核素衰变时放出的II舜发辐射或缓发辐射，对元素作定性定量分析，从而确定样品中的元索含量。中子活化分析的基本过程如图所示（见图UA）o首先寻找最佳方案，熟悉样品的屈性，大致特征，计算最佳辐射条件和冷却时间。接着，制备样品和标准样品，后者为防止反应堆中了强度变化带来的误羌作参照标准。不同形态的样品采取不同的制备方法。固体块直接截取放入容器中，粉末状还应称重，液体要放在聚乙烯容器或石英安瓶内，气体量好体积后放入石英管屮。样品制好后放入金属罐内，等待辐射。接着选择最佳的辐射源，是使用反应堆、加速器还是同位素中了源。然后进行辐射、冷

6、却，辐射源工作的同时探测系统（包括半导体探测器，闪烁计数器等探测器和多道分析器）开始运转，测定核索的半衰期和射线能量、强度，最后是利用电子计算机进行数据处理。3）屮子活化分析的应用中子活化分析在考古学中主要用來测量陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石、骨头化石等样甜屮的微量元素和痕量元素，进行统计分析，寻找共同性和差异性,从而确定元素成分的演变、产地及矿源等。不同地区的陶瓷土的元素组成差异，特别是微量、痕量元素组成差异大于它们在同一陶土源不同部位的涨落。以我国占瓷研究为例，占代瓷器原料就地取材，其中所含的微量元素种类不多，一般不影响瓷器质量，但在瓷器中长期保

7、存，因而成为各类瓷器的分辨特征。经中子活化分析不仅确定了古瓷屮微量元素的古瓷窑窑系，分析了各处古窑的瓷土来源，瓷釉中元素含量的分布说明了原料配方上的差别。更重要的是利用中子活化分析的测量数据建立了各帑系、各瓷类的微量元素特征谱系，瓷类特征谱系因配料不同而形成，其中所含的元素和含量有明显羌别，如浙江龙泉窑青瓷釉的宋代和明代特征迥异。外国学者用中子活化分析技术已积累了许多资料。通过对古陶瓷的大量数据积累从屮选出地域性特征微量、痕量元素及其含量，用现代陶器、源粘土进行对比，进一步推断占陶瓷的制作年代和烧制地点。我国也用此法进行研究。2、铅同位素比值法20世纪

8、80年代以来国际上积极开展用同位素比值法研究古代器物，如青铜器、钱币、玻璃、颜料、大理石等，研