Nghiên Cứu Áp Dụng Phương Pháp Carbon Phóng Xạ Và Nhiệt Huỳnh Quang Trong Xác Định Niên Đại Cổ Vật Và Mẫu Trầm Tích

• Tác giả: Vũ Anh Hùng
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quang Miên
• Trường học: Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội
• Chuyên ngành: Vật lý Hạt nhân
• Đề tài: Nghiên cứu áp dụng kết hợp phương pháp carbon phóng xạ và phương pháp nhiệt huỳnh quang trong xác định niên đại cổ vật và mẫu trầm tích
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
• 1.1. MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NIÊN ĐẠI PHỔ BIẾN HIỆN NAY
• 1.1.1. Giới thiệu chung về các phương pháp xác định niên đại
• 1.1.2. Phương pháp vòng sinh trưởng thực vật và phương pháp hydrat
• 1.1.3. Các phương pháp vật lý hạt nhân xác định niên đại
• 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC
• 1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 1.2.2. Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
• 1.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
• 2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP CARBON PHÓNG XẠ VÀ PHƯƠNG PHÁP NHIỆT HUỲNH QUANG TRONG XÁC ĐỊNH NIÊN ĐẠI
• 2.1. XÁC ĐỊNH TUỔI BẰNG PHƯƠNG PHÁP CARBON PHÓNG XẠ
• 2.1.1. Phương trình tính tuổi mẫu vật
• 2.1.2. Tương tác của hạt bêta trong chất nhấp nháy lỏng
• 2.1.3. Gia công chế tạo detector nhấp nháy lỏng
• 2.1.4. Chuẩn hóa thể tích mẫu đo
• 2.1.5. Đo bức xạ bêta trên hệ đo Tri carb 2770TR/SL
• 2.1.6. Xử lý số liệu theo phép đo phóng xạ hoạt độ nhỏ
• 2.1.7. So sánh kết quả đo hoạt độ 14C với đơn vị khác
• 2.2. PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH NIÊN ĐẠI NHIỆT HUỲNH QUANG
• 2.2.1. Mô hình bài toán đo tuổi nhiệt huỳnh quang mẫu gốm cổ
• 2.2.2. Phương trình tính tuổi cổ vật theo liều bức xạ hạt nhân qua hiệu ứng nhiệt huỳnh quang
• 2.2.3. Gia công xử lý mẫu đo
• 2.2.4. Đo tín hiệu nhiệt huỳnh quang
• 2.2.5. Xác định liều tích lũy trong mẫu
• 2.2.6. Xác định suất liều chiếu hằng năm lên mẫu (D0)
• 2.2.7. Xác định độ ẩm môi trường, mẫu gốm
• 2.3. ĐÁNH GIÁ CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP TUỔI 14C VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO TUỔI NHIỆT HUỲNH QUANG
• 2.3.1. Về phương pháp đo 14C bằng nhấp nháy lỏng
• 2.3.2. Về phương pháp đo tuổi nhiệt huỳnh quang từ thạch anh hạt thô
• 2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
• 3. CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ
• 3.1. ĐO ĐỐI SÁNH HAI PHƯƠNG PHÁP
• 3.1.1. Lựa chọn mẫu đo
• 3.1.2. Xác định tuổi bằng phương pháp carbon phóng xạ
• 3.1.3. Xác định tuổi bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang
• 3.1.4. Đánh giá kết quả
• 3.2. XÁC ĐỊNH TUỔI TẠI KHU DI TÍCH HOÀNG THÀNH THĂNG LONG
• 3.2.1. Xác định tuổi bằng phương pháp carbon phóng xạ
• 3.2.2. Xác định tuổi bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang
• 3.3. XÁC ĐỊNH TUỔI TẠI KHU DI TÍCH GÒ THÁP
• 3.3.1. Xác định tuổi bằng phương pháp carbon phóng xạ
• 3.3.2. Xác định tuổi bằng phương pháp nhiệt huỳnh quang
• 3.4. XÁC ĐỊNH TUỔI Ở BẾN TRE
• 3.4.1. Mẫu nghiên cứu
• 3.4.2. Thực nghiệm, kết quả và thảo luận
• 3.5. KẾT LUẬN CHƯƠNG 3
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang trong xác định niên đại

Phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang là hai kỹ thuật khoa học tiên tiến được sử dụng rộng rãi trong việc xác định niên đại của cổ vật và trầm tích. Carbon phóng xạ dựa trên việc đo lường sự phân rã của đồng vị carbon-14 trong các mẫu hữu cơ, trong khi nhiệt huỳnh quang tập trung vào việc đo lượng ánh sáng phát ra từ các vật liệu vô cơ như gốm sứ khi được làm nóng. Cả hai phương pháp đều có độ chính xác cao và được ứng dụng trong khảo cổ học và khoa học cổ đại.

1.1. Phương pháp carbon phóng xạ

Phương pháp carbon phóng xạ được sử dụng để xác định niên đại của các mẫu hữu cơ như gỗ, than, và vỏ sò. Phương pháp này dựa trên nguyên lý đo lường sự phân rã của đồng vị carbon-14, một đồng vị phóng xạ có chu kỳ bán rã khoảng 5.730 năm. Quá trình đo lường bao gồm việc gia công mẫu, đo hoạt độ phóng xạ, và xử lý số liệu để tính toán tuổi của mẫu. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong việc xác định niên đại của các cổ vật có niên đại từ 500 đến 50.000 năm.

1.2. Phương pháp nhiệt huỳnh quang

Phương pháp nhiệt huỳnh quang được áp dụng để xác định niên đại của các vật liệu vô cơ như gốm sứ, gạch, và đồ đất nung. Phương pháp này dựa trên việc đo lượng ánh sáng phát ra từ các hạt thạch anh khi được làm nóng, do sự tích lũy năng lượng từ các bức xạ môi trường. Quá trình đo lường bao gồm việc xác định liều tích lũy, suất liều chiếu xạ hằng năm, và tính toán tuổi của mẫu. Phương pháp này thích hợp cho việc xác định niên đại của các cổ vật có niên đại từ vài trăm đến hàng trăm nghìn năm.

II. Ứng dụng của phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang

Cả hai phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang đều có giá trị ứng dụng cao trong khảo cổ học và khoa học cổ đại. Chúng không chỉ giúp xác định niên đại của các cổ vật mà còn cung cấp thông tin quan trọng về quá trình hình thành và phát triển của các nền văn hóa cổ đại. Ngoài ra, các phương pháp này còn được sử dụng trong việc nghiên cứu trầm tích để hiểu rõ hơn về sự biến đổi môi trường qua các thời kỳ.

2.1. Ứng dụng trong khảo cổ học

Trong khảo cổ học, phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang được sử dụng để xác định niên đại của các di tích và cổ vật. Ví dụ, tại khu di tích Hoàng Thành Thăng Long, các phương pháp này đã được áp dụng để xác định niên đại của các mảnh gốm và gạch, giúp làm sáng tỏ lịch sử phát triển của khu di tích. Các kết quả đo lường từ hai phương pháp này thường được so sánh để đảm bảo độ chính xác và tin cậy.

2.2. Ứng dụng trong nghiên cứu trầm tích

Phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang cũng được sử dụng trong việc nghiên cứu trầm tích để xác định niên đại của các lớp đất và đá. Ví dụ, tại khu vực Bến Tre, các phương pháp này đã được áp dụng để nghiên cứu sự biến đổi môi trường trầm tích qua các thời kỳ. Kết quả nghiên cứu không chỉ giúp hiểu rõ hơn về lịch sử địa chất của khu vực mà còn cung cấp thông tin quan trọng cho các nghiên cứu về biến đổi khí hậu.

III. Đánh giá và so sánh hai phương pháp

Phương pháp carbon phóng xạ và nhiệt huỳnh quang đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Carbon phóng xạ thích hợp cho việc xác định niên đại của các mẫu hữu cơ, trong khi nhiệt huỳnh quang phù hợp với các mẫu vô cơ. Việc kết hợp hai phương pháp này có thể mang lại kết quả chính xác và toàn diện hơn trong việc xác định niên đại của cổ vật và trầm tích.

3.1. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp carbon phóng xạ

Phương pháp carbon phóng xạ có ưu điểm là độ chính xác cao và phạm vi ứng dụng rộng, đặc biệt là với các mẫu hữu cơ. Tuy nhiên, phương pháp này có hạn chế là chỉ áp dụng được với các mẫu có niên đại dưới 50.000 năm. Ngoài ra, quá trình gia công mẫu và đo lường đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và kỹ thuật cao.

3.2. Ưu điểm và hạn chế của phương pháp nhiệt huỳnh quang

Phương pháp nhiệt huỳnh quang có ưu điểm là có thể áp dụng cho các mẫu vô cơ với niên đại lên đến hàng trăm nghìn năm. Tuy nhiên, phương pháp này đòi hỏi quá trình gia công mẫu phức tạp và việc xác định suất liều chiếu xạ hằng năm có thể gặp khó khăn. Ngoài ra, kết quả đo lường có thể bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như độ ẩm và nhiệt độ.