核化学在考古学中的应用
原子能技术在文化遗产保护中的价值与作用

原子能技术在文化遗产保护中的价值与作用在当今社会,文化遗产的保护和传承已经成为一个重要议题。
文化遗产的保护不仅关乎历史的传承,更体现了一个国家的软实力和文化自信。
在这个过程中,原子能技术作为一种先进的科学技术手段,发挥着重要的作用。
本文将探讨原子能技术在文化遗产保护中的价值与作用。
一、原子能技术在文物保护中的价值原子能技术在文物保护中具有重要的价值。
首先,原子能技术可以提供非侵入性的检测手段。
通过利用原子能技术中的X射线衍射、电子探针等技术,可以对文物进行非破坏性的分析和检测。
例如,对于古代文物中的金属制品,可以利用原子能技术检测其成分和材质,为文物的保存和修复提供科学依据。
其次,原子能技术还可以提供文物的保存和修复手段。
对于一些容易腐蚀和变质的文物,可以利用原子能技术进行辐射杀菌和灭虫,从而保护文物的完整性和可持续性。
另外,原子能技术还可以用于文物的修复和复原,例如利用原子能技术中的离子束刻蚀技术对石刻和壁画进行修复和保护。
最后,原子能技术在文化遗产保护中的价值还体现在加速文物的鉴定和研究过程。
通过利用原子能技术中的碳十四测定法和放射性同位素追踪技术,可以对文物的年代和来源进行快速准确的鉴定,为历史的研究和文化的传承提供了有力的工具和依据。
二、原子能技术在文物保护中的作用原子能技术在文物保护中发挥着重要的作用。
首先,原子能技术可以帮助文物保持原始状态。
由于文物长期暴露在自然环境中,容易受到日晒、雨淋、风蚀等自然因素的侵蚀。
利用原子能技术中的辐射技术,可以有效去除文物表面的污渍、霉斑等,使文物保持原始的外观和质感。
其次,原子能技术还可以延缓文物的老化过程。
文物在长期的保存和展示过程中,常常会受到湿度、温度等环境因素的影响,导致文物的老化和腐蚀加剧。
利用原子能技术中的除湿技术和辐射技术,可以控制文物存放环境的湿度和温度,从而延缓文物的老化过程,延长文物的寿命。
最后,原子能技术在文化遗产保护中的作用还表现在对文物做保护处理上。
化学技术在文化遗产保护中的应用

化学技术在文化遗产保护中的应用随着人类文明的发展,许多珍贵的文化遗产被留存下来,它们代表着人类历史的记忆和智慧。
然而,由于自然环境的侵蚀、人为破坏等原因,文化遗产的保存维护面临着巨大的挑战。
因此,化学技术的应用在文化遗产保护中变得越来越重要。
一、文化遗产保护的需求1. 文化遗产的独特性文化遗产作为人类智慧和艺术的结晶,具有独特的历史和艺术价值。
例如,千年古刹、壁画、文献等都需要被保护和修复以保持其原始风貌和价值。
2. 自然破坏的威胁自然环境中的氧化、腐蚀、风化等因素会对文化遗产造成不可逆转的损害。
例如,著名的埃及金字塔和中国的兵马俑都在长期的曝晒下出现了明显的腐蚀和破损。
3. 人为破坏的问题由于战争、盗窃等原因,一些文化遗产受到了刻意的破坏。
例如,发生在叙利亚和伊拉克等地的战争破坏导致了许多宝贵文物的永久性丧失。
二、化学技术在文化遗产保护中的应用1. 修复与清洗化学技术可以应用于文物的修复和清洗过程。
例如,利用仿生羟基磷灰石复合材料对石刻进行填补和加固,使用合适的清洗溶液对壁画进行除尘和去污。
2. 防腐剂和防氧化剂的应用化学防腐剂和防氧化剂的应用可以延缓文物的腐蚀和氧化速度。
例如,在壁画和古籍保护中使用专门设计的防腐剂和氧化剂,可有效阻止其进一步的损坏。
3. 数字化技术化学技术还可以与数字化技术相结合,将文化遗产进行三维扫描和数字化储存,以便于进行后期的虚拟展示和修复。
这种方式可以减少对文物本身的干预,提高修复的精度和可控性。
4. 材料保护化学技术在文物保护中起到了关键作用。
例如,通过研发新型的防水材料、光折射材料以及抗紫外线材料来保护壁画和文物不受外界环境的侵蚀。
三、化学技术在文化遗产保护中的意义1. 保护文化遗产的完整性化学技术的应用可以最大程度地保护文物的完整性。
通过使用合适的技术手段进行修复和保护,文化遗产可以得到有效的保护,保持其历史价值和真实性。
2. 提高文化遗产的可持续性文化遗产保护需要长期的维护和保养。
科技在考古学中的应用

科技在考古学中的应用
随着科技的不断发展,考古学也逐渐运用各种新技术来辅助研究,以提高考古学的效率和准确性。
以下是一些科技在考古学中的应用: 1. 遥感技术:通过卫星图像、空中摄影或激光扫描等技术,可
以快速、精确地发现地下或地表的考古遗址,甚至可发现人类历史上未知的文化遗存。
遥感技术可在短时间内调查大面积的地区,并在地面实地考察前提供重要信息。
2. 数字化技术:数字化技术可将考古遗址的数据管理和保存工
作更加高效化、精准化。
数字化数据可应用于三维建模、虚拟现实等数字化技术,帮助人们更好地理解历史文化。
3. 生物技术:生物技术可用于考古学中的DNA分析,帮助确定
人类、动物和植物遗存的物种和血缘关系,以及还原近亲族之间的肉体特征和基因组成。
4. 碳14测年:该技术可用于准确地测定有机物质的年龄,如古代文物、骨骸、植物和动物的遗骸等,以帮助考古学家确定这些文物的年代和历史背景。
总体而言,科技的进步为考古学的研究提供了强大的支持和前进的动力,也为保护文化遗产提供了更好的手段。
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高中化学必备知识点:化学与文物考古的联系

高中化学必备知识点:化学与文物考古的联系▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌精诚凝聚 =^_^= 成就梦想▁▂▃▄▅▆▇█▉▊▋▌在人类社会发展的历史长河中,历代先民建造和使用过的具有历史、艺术或科学价值的各种遗存实物形成了我们今天的代物。
我国是一个历史悠久的代明古国,代物更是枚不胜举,为了保护珍贵的代物,学习一些代物保护知识是非常必要的。
作为一个基础化学教育工作者,如果要提到化学在代物考古中的应用,很容易想到的可能是在无机化学中接触到的C14 断代法。
该法建立在活的有机体中C14/C12之比保持恒定,而死的有机体中C14的含量由于衰变而逐渐减少这一基础上,1950年,美国芝加哥大学教授W?F?Libby创立了C14断代法,并因创立该法而获得了诺贝尔化学桨。
我国代物考古工作者应用C14断代法,取得了许多重大成就,其中有些成果甚至改变了旧的观点。
如河套人、峙峪人、资阳人和山顶洞人等,原来认为其活动年代为5万年或5万年以上,但应用C14断代法证明其均在4万年以内,甚至山顶洞人可晚到1万多年,这一研究结果表明旧石器晚期代化变迁和进展速度比考古工作者原先想象的要快。
再如,在汉代冶铁遗址中曾发现有煤的使用,这一发现使一些考古工作者认为在汉代时就已把煤用于冶铁,但后来从铁器中C14的鉴定结果推断,我国在宋代才开始把煤炭用于冶铁,尽管汉代冶铁遗址中发现有煤,但并末用于炼铁。
以上两个例子都表明了化学应用于考古学,对代物考古工作的重大影响,单从对现代考古学具有重大推动作用的C14断代法能够获得诺贝尔化学奖这一事实,我们已不难想象化学对考古学的重大意义了。
当然,化学在代物考古上? 的应用不会、也不可能仅限于C14断代法,在代物考证、代物腐蚀损害过程和代物保护等各方面,都涉及和应用着很多化学知识。
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放射性同位素在现代考古学中的应用——C14年龄测定法

放射性同位素在现代考古学中的应用——14C年龄测定法在现代考古学中,利用放射性同位素的衰变特性能够准确地测定一些古代生物的年龄或年代;14C年龄测定法已是确定大约几万年内事件的主要依据了.本文试就14C年龄测定法的原理和测定方法作简单的介绍.一、14C年龄测定法的原理14C是普通碳(12C)的放射性同位素.由于宇宙射线中的中子与大气中的14N可发生以下核反应,故大气中的14N不断产生14C,而是碳的一种同位素,是不稳定的,具有β-放射性.其衰变方程为(中微子),14C产生后又不断衰变,其半衰期为5730年.这两种过程,即14C的形成和衰变过程,经过相当长的时间后在大气中形成14C的动态平衡,使14C在大气中的所含成份为恒量.产生的14C很快与氧气结合成CO2.大气中的CO2中除含有14C,也应含有14C,并且这两种同位素含量几乎保持不变.大气中CO2所包含的14C对14C的比约为1.3×10-12.活的植物通过光合作用吸收CO2,使吸收到植物体内的碳既含有14C,也含有12C,活着的动物吃植物和呼吸作用将12C和14C摄入体内,这一系列过程的结果是所有活着的生物体内12C和14C的含量保持着与大气中一样的比例.一旦生物在某一时刻死亡,它就中断了14C的摄取,体内14C就不会再得到补充,而原有的14C由于不断衰变,它的含量逐渐减少,每经过一个半衰期,14C就减少一半,年代越久,残骸中14C就越少.因此,通过测定这些残骸中的14C的含量,然后计算出过去这些14C何时与现代生物体中的14C含量相等,就可以确定该生物死亡的年代.二、怎样确定古生物的年龄测定时,通常是取一定质量的残骸(碳)样品,根据生物刚死亡时体内14C的含量与现在大气中14C的含量相等,计算出这些样品在生物刚死亡时14C的原子数目N0,再测定出现在这些样品中14C的原子数目N,由放射性元素的衰变规律可得N=N0e-λt,①式中λ是衰变常数,t是生物死亡至现在的时间.由①式可求得t=(1/λ)ln (N0/N).②由②式可知,要求出时间t关键是确定λ和N.1.放射性元素的衰变常数与半衰期的关系放射性元素的原子核有一半发生衰变的时间称为半衰期,用T表示.也就是当t=T时,N=(N0/2).由①式得(N0/2)=N0e-λΤ,由此式易得λ和T的关系式为λ=ln2/T=0.693/T.③这就是衰变常数与半衰期的关系.2.衰变常数λ的物理意义设t→t+Δt时间间隔Δt内,某核素所衰变掉的数目为ΔΝ,由①式可得ΔΝ=N0e-λt-N0e-λ(t+Δt)=N0e-λt(1-e-λΔt)=N(1-e-λΔt),当Δt足够小时,有e-λΔt≈1-λΔt,所以有ΔΝ=NλΔt,即λ=(1/N)·(ΔΝ/Δt).④式中ΔΝ/Δt为单位时间衰变掉的原子核数目,再被t时刻的核数目N除,表示λ代表一个原子核在单位时间内发生衰变的几率.它是放射性元素的特征量,与外界条件无关.3.放射性强度与放射性原子核数目的关系定义放射物质在单位时间内发生衰变的原子核数为该物质的放射性强度(即衰变率),用A表示,根据衰变常数λ的物理意义,即可得某一时刻t的放射性强度为A=λΝ,⑤N为t时刻放射元素的原子核数目.放射性强度的单位是居里(Ci),1Ci=3.7×1010次核衰变/s.由⑤式可知,只要测出一定质量样品的放射性强度A,就可求出t时刻一定质量的样品的放射性原子核数目N.综上所述,只要知道核素的半衰期和用仪器测量出一定质量放射性样品的放射性强度,就可确定古生物的年龄了.例 现测得新疆古尸骸骨的100g碳的β-衰变率为900次/min,试问此古尸已有多少年历史? 解 已知1mol(12g)碳中含原子核的数目为6.022×1023个,因此刚死亡时100g碳中14C的原子数为N0=100/12×6.022×1023×1.3×10-12=6.52×1012个.又根据测得的放射性强度(即衰变率)可得现在100克碳中的原子核数为N=A/λ=AT/0.693=(900×5730×365×24×60)/0.693=3.91×1012个.由②、③式可得t=(1/λ)ln(N0/N)=(T/0.693)ln(N0/N)=(5730/0.693)ln(6.52×1012/3.91×1012)≈4200年即古尸的死亡时间约有4200年.。
中子活化在考古学中的应用

中子活化在考古学中的应用
中子活化分析是一种基于核反应的分析方法,可用于考古学中的许多问题。
通过将样品暴露于中子流中,中子与样品中的原子核发生反应,产生新的核素或释放出γ射线。
这些γ射线可以被探测器测量并用来确定样品中存在哪些元素,以及它们的浓度。
在考古学中,中子活化分析可用于确定古器物中存在哪些元素,从而提供有关制造工艺、地域来源和年代的信息。
例如,通过对青铜器物进行中子活化分析,可以确定它们中含有哪些金属元素,从而推断器物的制造工艺和地域来源。
此外,中子活化分析还可以用于鉴定文物的真伪,因为不同时期的制作工艺和材料使用可能会导致元素组成的差异。
除了文物和古器物,中子活化分析还可用于考古地点的研究。
通过对陶瓷、玻璃、石头等材料中的元素进行分析,可以得出有关这些材料的来源和流通情况的信息。
例如,通过对古代陶瓷中的元素进行分析,可以确定它们的产地和贸易网络,从而了解古代人类的贸易活动和文化交流。
总之,中子活化分析在考古学中有广泛的应用,可以提供有关文物、器物和考古地点的丰富信息,有助于增进对古代文明的认识和理解。
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核技术与考古学

核技术与考古学
核技术与考古学是两个颇为不同的领域,但它们确有共通之处,可以相互促进。
核技术可以为考古学提供非常重要的帮助。
例如,通过放射性碳14测年(Radio Carbon Dating),可以对发掘的文物、骨骼等进行精确的年代测定,对于了解历史、探明年代、构建研究框架等方面有着至关重要的作用。
又如,使用X射线荧光光谱(XRF)分析技术,可以非破坏性地检测出物品的成分、制作工艺等信息。
核技术的应用,从而有助于推进考古学研究方法的更新与发展,提高考古学研究的准确性和可信度。
另外,核技术也可以受益于考古学的应用研究。
例如,核电站和离子探测器的制造和维护过程需要考虑运用材料的质量与耐久性等问题,而考古学家对于历史上使用的各类材料,如古代陶器、金属器具等,有着深刻的认识和研究,从中我们可以得到很多宝贵的信息,帮助我们优化设备及工艺。
综上所述,核技术和考古学相辅相成,它们的结合不仅可以促进考古学事业的发展,也可以为核技术的应用研究提供强有力的支持。
化学与文物考古

化学与文物考古梁宏斌在人类社会发展的历史长河中,历代先民建造和使用过的具有历史、艺术或科学价值的各种遗存实物形成了我们今天的文物。
我国是一个历史悠久的文明古国,文物更是枚不胜举,为了保护珍贵的文物,学习一些文物保护知识是非常必要的。
作为一个基础化学教育工作者,如果要提到化学在文物考古中的应用,很容易想到的可能是在无机化学中接触到的14C 断代法。
该法建立在活的有机体中14C/12C之比保持恒定,而死的有机体中14C的含量由于衰变而逐渐减少这一基础上,1950年,美国芝加哥大学教授W·F·Libby创立了14C断代法,并因创立该法而获得了诺贝尔化学桨。
我国文物考古工作者应用14C断代法,取得了许多重大成就,其中有些成果甚至改变了旧的观点。
如河套人、峙峪人、资阳人和山顶洞人等,原来认为其活动年代为5万年或5万年以上,但应用14C断代法证明其均在4万年以内,甚至山顶洞人可晚到1万多年,这一研究结果表明旧石器晚期文化变迁和进展速度比考古工作者原先想象的要快。
再如,在汉代冶铁遗址中曾发现有煤的使用,这一发现使一些考古工作者认为在汉代时就已把煤用于冶铁,但后来从铁器中l4C的鉴定结果推断,我国在宋代才开始把煤炭用于冶铁,尽管汉代冶铁遗址中发现有煤,但并末用于炼铁。
以上两个例子都表明了化学应用于考古学,对文物考古工作的重大影响,单从对现代考古学具有重大推动作用的14C断代法能够获得诺贝尔化学奖这一事实,我们已不难想象化学对考古学的重大意义了。
当然,化学在文物考古上的应用不会、也不可能仅限于14C断代法,在文物考证、文物腐蚀损害过程和文物保护等各方面,都涉及和应用着很多化学知识。
一、化学在文物考证上的应用据义献报道,我国出土古代玻璃(琉璃)的地区已遍及二十多个省市。
那么这些出土的玻璃究竟是国内烧制的还是出外国传入的呢?化学在判定这些文物的产地上显示了其价值—这可以通过测定玻璃中铅的含量而确定。
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核化学在考古学中的应用
化学化工学院111130001 安晓鸣
引言
在考古研究中,过去常靠史料记载,史地知识和化学分析等手段进行研究,有时候还要凭一定的实践经验进行判断。
随着核技术的发展,各种核化学分析技术给考古和文物保护研究提供了重要的方法,原来一些悬而未决的问题可以迎刃而解。
对于判断一些文物和艺术品的真伪尤其有效。
核化学技术在考古研究中的主要应用是测定年代、分析元素成分和含量。
常用的方法有: (1)同位素丰度测定法;(2)离子束分析法,包括质子、光子和y射线激发的X 射线荧光分析法以及背散射分析法等等;(3热释光测定法;(4)中子活化分析法;(5)核磁共振法。
下面就这五种方法的原理和在考古工作的应用作扼要介绍。
一同位素丰度测定法
同位素丰度测定法主要分为碳14测定法和铅测定法两类。
碳14是碳元素的同位素之一,适用于测定动植物残骸及制品的年代;铅测定法则适用于测定金属制品的产地。
绝大部分化学元素在稳定状态之外,还拥有对应的同位素,这些同位素是不稳定的,会自发地发射出射线变成另外的元素,这些同位素就称之为放射性同位素,这种同位素的自发变化过程称为核衰变。
在自然状态下,动植物、矿物质和周围环境发生同位素的吸收衰变动态平衡。
而当它们死亡或被制成物品后,没有了同位素交换,其中的同位素含量(称丰度)按衰变规律减少。
根据反应动力学可知如下公式:
λt=ln N0/N t
式中,t为样品的年龄,N0和N t分别是现代环境和样品中的元素同位素丰度。
而λ=0.693/T1/2
其中T1/2称为元素半衰期,是元素自身的性质。
碳14作为碳的同位素之一,其半衰期为5730年。
根据现在测得的剩下的放射性14C与现代样品中14C相比,即可计算生物体死亡之后的年龄。
测年范围为距今5万年内,测量误差已降到±1%。
如果要进一步提高测量精度,可用超灵敏加速器质谱计(AMS)。
现代AMS 的分析灵敏度极限达到10-18-10-21mol,其探测的丰度灵敏度在10-12-10-15范围,相当于能在4万亿个原子中捕获到含量只有一个14C的原子。
用国产超灵敏小型回旋加速器质谱计测量14C的精度已达0.7%,测年上限达到数十万年。
碳14测定法在我国的夏商周断代工程中发挥了重要作用。
而相比于碳14,铅同位素的半衰期要长得多,所以铅同位素的丰度相对稳定。
由于地球上各处金属矿床的地质年龄形成过程中环境物质中的化学元素有区别,故它们所含铅的同位素组成也就各有差异。
因此,铅的同位素丰度研究可以为青铜器原料产地研究提供丰富的信息。
国外自60年代起,开展用铅同位素比值法研究古代器物如青铜器( 包括铜镜)、钱币(包
括铜、银、金币)、玻璃、颜料、大理石等,以追溯它们与矿料产地的关系。
二离子束分析法
利用加速器产生的高能离子(带电的原子或分子)束(或同位素源激发)去轰击所需分析研究的样品,会产生电磁辐射或带电粒子,而样品中存在的化学元素成分不同,所产生的电磁辐射的能量、带电粒子的种类及能量不同。
因此,通过探测这些电磁辐射或带电粒子,就能对样品所含元素作定性、定量分析。
这种技术可对骨、陶瓷器、金属器及艺术品进行元素分析。
1 粒子激发x射线分析
当质子、光子、γ射线等粒子轰击靶时, 靶原子中的内层电子跃迁而出现空穴, 此时外层电子跃入填充空穴,同时发射出靶原子的特征X 射线, 根据其能量和强度即可进行靶上元素的定性和定量分析。
用质子激发x射线分析(PIXE)可测定古代工艺品的成分,例如名贵的油画、乐器、陶器、金属制品等,根据其成分和含量,可判断其出处,也可鉴定真伪。
比如,不同地点的陶器由于所用的原料不同,其化学组成不同,分析陶器的成分及含盆,就可确定陶器的来源。
用这个方法也可以测定青铜器、银币、银锭中的微量元素。
PIXE的灵敏度为10-6g/g,样品量可低至10微克,可以测出绝对量为10-15g的痕量元素。
由于外束PIXE是无损分析,这种方法在分析鉴定名贵文物方面尤其适宜。
除此之外,光子激发x射线和γ射线为激发源的x射线也获得了广泛应用。
2背散射分析
低能粒子(a,d,p等)与靶原子碰撞时,入射粒子只受靶原子的库仑力作用而散射,或与轨道电子相互作用使靶原子电离或激发,而散射粒子的能量和靶原子的质量有一定的对应系,这样就可以通过能谱作靶材料的元素分析。
通常采用加速器的单能带电离子束经过狭缝准直后进入靶室,背散射离子由半导体探测器或经分析器进入离子探测器转换成电信号,再经前置放大器和主放大器后进入多道分析器,最后在记录仪上记录其散射能谱。
用背散射分析可以测定陶瓷器釉彩中的硼、锂元素含量,进而判断样品的真伪和制作过程。
此外,这种方法还可以测定乐器表面清漆的元素含量。
三热释光测定法
在古代,制备陶器的原料受到宇宙射线和内部放射性核素的照射,内部的粒子吸收能量,从基态跃迁到激发态,这部分能量被储存起来。
当陶器烧制时经历高温,其储存在原料矿物晶体中的能量以光的形式释放出来( 即所谓热释光) 并释放完。
好似古人把热释光时钟拨回到“零”,即所谓“时钟拨零”。
但是,陶器中放射性物质是烧不掉的,陶器中的晶体又以均匀的速率继续接受和储存辐射能,它是器物诞生后开始增加的,于是就可以作为陶器年龄的标志,这个辐射能为陶器的总吸收剂量,或称累积剂量,“古剂量”。
热释光测定年代的原理是根据古陶器、岩石、矿石等在受到加热时会发光,其释放出来的总光量与该样品过去受到的天然辐射( 样品中存在的微量U、Th 等放射性元素以及宇宙射线) 的累积剂量成正比,从而可以推算出古陶瓷、砖瓦等材料的烧制年代。
实际中计算年代A的公式是:
A=(D+△)/(εR
α+Rβ+Rγ+R C)
式中,D为等效β剂量;△为热释光对天然辐射剂量的超线性修正值;ε是α对β的相对发光效率;Rα、Rβ、Rγ和R C分别为α、β、γ和宇宙射线的年剂量。
考古学者用热释光法测定了丹麦某些地方的中世纪砖窑、8一10 世纪的风化层、铁器时代和铜器时代村落中的砖块或陶片的年代,与碳14年代测定法、树木年代测定法以及历史记载进行比较,误差为3一6%。
用热释光还可测量旧石器时代的燧石年代,也可测100一6000年前人牙的年代,考古学家还测定了法国某些地方在史前被烧过的砂岩温度,指出当时的取火温度在350-450℃之间。
四中子活化分析
中子活化分析是利用一定能量和流强的中子去轰击待分析的样品,使样品中核素产生核反应,生成具有放射性的核素,然后测定放射性核素衰变时放出的瞬发辐射,对元素作定性、定量分析,从而确定被测样品中各种元素的含量。
活化分析在考古研究中已经是一种较常见的测定方法了。
它主要用于快速的鉴定元素成分以及测定微量元素的含量,广泛应用在陶瓷器、玻璃、银币、铜镜、燧石工具等考古样品中的微量及痕量元素的成分分析领域。
可以利用热中子、超热中子和快中子进行分析。
由于灵敏度高,活化分析所需的样品量少,一般取毫克级样品进行分析。
此法的不足在于活化截面很小的元素难以进行测定。
中子活化分析技术的应用,极大地推动了文物产地探索及矿料来源分析工作的发展。
五核磁共振法
核磁共振是指磁矩不为零的原子核,在外磁场作用下自旋能级发生塞曼分裂,共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
每个原子核作为磁矩置于外加磁场中,能级因为自旋而发生分裂,不同环境下的原子核,其能级的差值不同(称为跃迁能)。
当外加磁场的强度改变,电磁辐射能随之改变,刚好达到跃迁能的原子核吸收这一频段的辐射能发生能级跃迁。
让外加磁场从低强度升至高强度,核磁共振达到饱和,还伴随有一定的自发弛豫。
目前研究得最多的是1H的核磁共振和13C的核磁共振。
1H的核磁共振称为质子磁共振(Proton Magnetic Resonance),简称 PMR,也表示为1H-NMR。
13C核磁共振(Carbon- 13 Nuclear Magnetic Resonance)简称 CMR,也表示为13C-NMR。
近年来,核磁共振谱(NMR)分析成功地应用于古代食谱研究中,引起人们的浓厚兴趣。
13C交叉极化魔角自旋核磁共振谱仪(13C CP MAS NMR) 成为研究固态有机化合物结构的有效手段。
利用13C CP MAS NMR技术分析古代食品残存,可探测到残存中有关类脂体、蛋白质和碳水化合物的相应NMR谱,从而得到残存的原始食物组成。
同时利用气体质谱分析人与动物的毛发和骨骼中的δ13C和δ15N值,这些数据相结合,则可望深入研究古代人类的食谱及古人类的生态环境。
地面核磁共振测深(MRS)方法作为近年兴起的直接探查地下水的新方法,也被广泛应用于考古工作。
MRS方法应用NUMIS,通过由小到大地改变激发脉冲矩q(q=I0*t p,式中I0、t p分别为激发电流脉冲的幅值和持续时间)方式,来探测由浅到深的含水层的赋存状态,进而获
得探测的目标体内有无地下水活动的信息.该方法可以有效侦测地下水源、探查地下遗址分布情况。
在秦始皇陵的考古工作中即运用了该方法。
总结
核化学技术在考古研究中的应用领域是十分广泛的,除了上述几种方法外,还有穆斯堡尔谱技术、电子自旋共振、辐射加固技术等等,考古工作离不开这些核化学技术的有效运用。
随着科学技术的发展,核技术在考古学领域的应用将进一步深化和完善。
可以肯定,最尖端的技术与考古问题的有机结合,必将把考古学和科技考古学持续地推向新的更高的研究水平。