【腔光譜碳測年】

明道

【腔光譜碳測年】

 

 

與碳-14的二氧化碳有不同的振動能量

一種新的方式，以碳日期的舊樣品已經制定了在意大利的物理學家。

不同於目前的方法，其中涉及大型和昂貴的實驗室設備，可以執行新的技術使用便攜式和成本低的設備。

研究人員聲稱，他們的想法可能有其他應用，包括生物醫學程序，環境監測，基本的物理和爆炸物檢測。

碳年代測定現代考古學是必不可少的工具，因為它允許從它的碳化合物的放射活性以確定生物樣品的年齡。

碳14是一種放射性的同位素在大氣上層的宇宙射線，佔每10個12個  碳原子的每一個生物體生產。

當一個有機體死亡，停止服用的碳，所以碳14原子的數量減少一個的半衰期約5730年的-一個時間表，使得它非常適合人類歷史調查。

然而，5年或以上的歲左右的樣品，加速器質譜（AMS）是唯一的方法是不夠敏感，檢測到微量的碳14。

這涉及到電離的碳化合物，加速到極高的能量與一個粒子加速器和彎曲的離子的路徑與電場。

需要做到這一點是非常大的，昂貴的設備。

著眼於振動

現在，保羅·德國家光學研究所和歐洲非線性光譜實驗室，無論是在佛羅倫薩，意大利，迪納塔萊和他的同事們已經開發出一種更便宜的替代，他們說是幾乎一樣敏感。

這種新方法是基於紅外激光光譜，該探針的量化的分子振動模式。

一種特殊類型的分子吸收紅外光，僅在其振動模式相對應的能量。

因此，可以測定樣品中的一個特定的分子的濃度，通過調整適當的能量和測量多少光被吸收的激光。

二氧化碳的振動模式的不同而略有不同取決於是否的碳原子是碳-14或標準的碳 - 12。

燃燒的樣品進行紅外激光光譜上產生的二氧化碳，科學家們可以在原樣品的碳14的比例，從而推斷其年齡。

然而，由於波動的激光輸出，這從來沒有約會敏感的就夠用了。

德迪納塔萊和他的同事們已經克服了這個問題，使用的技術，他們去年首次亮相，稱為飽和吸收光腔衰盪（SCAR）的光譜。

SCAR包括發射激光腔採用了鏡面在兩端 - 基本上是“填充”腔內來回反射的光。

的激光被關閉和測量製成的速率，在該空腔中的光衰減或“環向下”的強度。

的SCAR測量是用的空腔填充有二氧化碳的樣品，這會影響的衰減率，因為光被吸收的分子。

由於激光的光注入前進中的空腔和測量過程中關閉，SCAR沒有由激光強度的波動的影響。

該技術的另一個好處是，確保多重反射的光相互作用的氣體為更長的時間比如果激光通過一個示例只是解僱。

改進的餘地

通過測量樣品吸收激光光的速度有多快，研究人員能夠制定出碳14的比例，它包含了。

他們測量了低濃度的放射性碳四部分組成，在10 14。

最好的AMS機-這是10倍，昂貴和100倍的大小的SCAR原型-可以實現其中的一部分在10 15，但德迪納塔萊相信他們的系統可以進一步提高。

他指出，碳14也被用於生物醫學應用中，無需AMS精度水平。

有小規模的，原則上可以被替換的質譜儀[SCAR]現在，即使最終的靈敏度是尚未在質譜儀的最佳水平，他解釋說。

迪納塔萊德說，在未來，這項技術可以適用於檢測小批量等珍稀分子。

這可能會允許它被用來監視環境中的有害污染物的濃度，檢測毒品或爆炸物，在機場對乘客或貨物或進行基礎物理研究。

這是一個非常敏感的一個非常小的數量，這非常罕見的同位素測量，尼爾森說：大衛，重航空器在美國研究的大氣科學家。

不過，他指出，從二氧化碳的事實，有一個非常強大的紅外線強度。

該技術的好處，所以，當你當然可以使用這種技術與其他分子，你不會得到相同的靈敏度。

這項研究將在即將出版的“物理評論快報”。

關於作者

添蜗杆是一個總部設在英國的科普作家

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2011/dec/02/cavity-spectroscopy-does-carbon-dating