Введение

Термолюминесцентное датирование (ТЛ) – это определение времени, прошедшего с момента нагрева материала, содержащего кристаллические минералы (лава, керамика), или его воздействия солнечного света (осадочные породы), посредством измерения накопленной дозы излучения. При нагревании кристаллического материала в процессе измерений запускается процесс термолюминесценции. Термолюминесценция испускает слабый световой сигнал, пропорциональный дозе излучения, поглощенной материалом. Это разновидность люминесцентного датирования. Метод широко применяется и относительно недорог – около 300–700 долларов США за образец; желательно исследовать несколько образцов. Датирование осадочных пород обходится дороже. Для анализа требуется уничтожение относительно значительного количества материала, что может быть ограничением при работе с произведениями искусства. Объект должен был быть нагрет до температуры выше 500 °C, что применимо к большинству керамических изделий, хотя высокотемпературный фарфор создает дополнительные сложности. Метод часто хорошо работает с камнями, подвергавшимися воздействию огня. Возможно также исследование глиняного сердечника бронзовых скульптур, изготовленных по технологии литья по выплавляемой модели. Различные материалы существенно различаются по своей пригодности для данного метода, в зависимости от ряда факторов. Последующее облучение, например, при проведении рентгенографии, может повлиять на точность, равно как и "годовая доза" излучения, полученная погребенным объектом от окружающей почвы. В идеале, эта доза оценивается путем проведения измерений в точной точке находки в течение длительного периода времени. Для произведений искусства может быть достаточно установить, является ли объект в целом древним или современным (то есть подлинным или подделкой), и это возможно даже при невозможности точной датировки.

Функциональность

Природные кристаллические материалы содержат дефекты: ионы примесей, дислокации, вызванные напряжением, и другие явления, нарушающие регулярность электрического поля, удерживающего атомы в кристаллической решетке. Эти дефекты приводят к локальным максимумам и минимумам в электрическом потенциале кристаллического материала. В местах минимумов (так называемых "электронных ловушках") свободный электрон может быть притянут и захвачен. Поток ионизирующего излучения – как космического, так и природной радиоактивности – выбивает электроны из атомов кристаллической решетки в зону проводимости, где они могут свободно перемещаться. Большинство возбужденных электронов вскоре рекомбинируют с ионами решетки, но некоторые оказываются захваченными, сохраняя часть энергии излучения в виде накопленного электрического заряда (рис. 1). В зависимости от глубины ловушек (энергии, необходимой для освобождения электрона) время хранения захваченных электронов будет меняться, поскольку некоторые ловушки достаточно глубоки, чтобы удерживать заряд на протяжении сотен тысяч лет.

Связь с радиоуглеродным датированием

Термолюминесцентное датирование применяется к материалам, для которых радиоуглеродное датирование невозможно, например, к отложениям. В настоящее время оно широко используется для аутентификации старинной керамики, позволяя определить приблизительную дату последнего обжига. Пример этого можно найти в работе Rink и Bartoll, 2005. Метод термолюминесцентного датирования был модифицирован Кеизарсом и др. в 2008 году (рис. 3) для использования в качестве инструмента анализа пассивной миграции песка, что позволило продемонстрировать прямые последствия неправильного восстановления истощенных пляжей мелким песком, а также предоставить пассивный метод контроля за пополнением песка и наблюдения за поступлением песка из рек или других источников вдоль береговой линии (рис. 4).

Связь с другими методами датирования люминесценцией

Оптически стимулированное свечение — это родственный метод датирования, в котором нагрев заменяется воздействием интенсивного света. Материал образца освещается очень ярким источником зеленого или синего света (для кварца) или инфракрасного света (для калийного полевого шпата). Излучаемый образцом ультрафиолетовый свет регистрируется для измерения.

Ссылки и библиография

GlobalNet.co.uk, Quaternary TL Surveys – Руководство по измерению даты методом термолюминесценции
Aitken, M. J., Thermoluminescence Dating, Academic Press, London (1985) – Стандартный учебник для введения в эту область. Довольно полный и технически сложный, но хорошо написанный и структурированный. Существует второе издание. Aitken, M. J., Introduction to Optical Dating, Oxford University Press (1998) – Хорошее введение в эту область. Keizars, K. Z. 2003. NRTL как метод анализа переноса песка вдоль побережья полуострова Сент-Джозеф, Флорида. GAC/MAC 2003. Презентация: Университет Брока, Сент-Катаринес, Онтарио, Канада. JCRonline.org, Ķeizars, Z., Forrest, B., Rink, W. J. 2008. Естественная остаточная термолюминесценция как метод анализа переноса песка вдоль побережья полуострова Сент-Джозеф, Флорида. Journal of Coastal Research, 24: 500–507. Keizars, Z. 2008b. Наблюдаемые тенденции NRTL в песках полуострова Сент-Джозеф, Флорида. Университет Квинс. Презентация: Университет Квинс, Кингстон, Онтарио, Канада. Liritzis, I., 2011. Датирование поверхности методом люминесценции: обзор. Geochronometria, 38(3): 292–302. Mortlock, A. J.; Price, D. and Gardiner, G. Открытие и предварительное термолюминесцентное датирование двух пещерных убежищ аборигенов в хребтах Сельвин, Квинсленд [онлайн]. Australian Archaeology, No. 9, Nov 1979: 82–86. Доступно по адресу: <> [процитировано 04 февраля 2015 г.]. Antiquity.ac.uk, Rink, W. J., Bartoll, J. 2005. Датирование геометрических линий Наска в перуанской пустыне. Antiquity, 79: 390–401. Sullasi, H. S., Andrade, M. B., Ayta, W. E. F., Frade, M., Sastry, M. D., & Watanabe, S. (2004). Облучение для датирования бразильского ископаемого рыбы методом термолюминесценции и методом ЭПР. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 213, 756–760. doi:10.1016/S0168-583X(03)01698-7