열발광 연대측정
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
열발광 연대측정은 결정질 물질이 방사선에 노출되어 축적된 에너지를 이용하여 연대를 측정하는 기술이다. 이 기술은 물질 내 불순물과 방사선에 의해 생성된 전자가 갇히는 현상을 활용하며, 가열 또는 빛 노출을 통해 갇힌 전자를 방출시켜 빛을 측정한다. 열발광 연대측정은 주로 고고학적 유물의 연대 측정에 사용되며, 방사성 탄소 연대 측정법으로 연대 측정이 어려운 물질에 적용된다. 또한, 광 여기 루미네선스 연대 측정과 같은 유사한 기술과 비교된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 물리탐사 - 스트루베 측지 아크
스트루베 측지 아크는 19세기 스트루베가 지구의 크기와 형태를 측정하기 위해 구축한 2,800km 길이의 측량 지점 연결망으로, 과학적 업적과 문화적 의미를 인정받아 유네스코 세계유산으로 등재되었다. - 보존 및 수복 - 문화재 반환
문화재 반환은 불법적 또는 부당한 방법으로 해외로 반출된 문화재를 원 소유국으로 되돌려받는 과정으로, 문화 국가주의와 문화 국제주의 간의 논쟁을 야기하며, 국제법적 구속력 부재로 국가 간 합의와 협상에 의존하고 있다. - 보존 및 수복 - 문화재 보존
문화재 보존은 역사적, 예술적, 학술적 가치를 지닌 문화유산을 보호 및 관리하여 과거 유산의 가치를 현재와 미래 세대가 향유하고 역사적 교훈을 얻도록 하는 활동이다. - 연대 측정법 - 방사성 탄소 연대 측정
방사성 탄소 연대 측정은 윌러드 리비가 1949년에 발견한 유기 물질 연대 측정 방법으로, 탄소-14의 방사성 붕괴를 이용하여 최대 6만 년까지의 연대를 측정하며, 고고학 유물 연대 측정에 주로 사용된다. - 연대 측정법 - 칼륨-아르곤 연대 측정
칼륨-아르곤 연대 측정은 칼륨-40이 아르곤-40으로 붕괴하는 현상을 이용하여 암석이나 광물의 연대를 측정하는 방법으로, 10만 년 이상 된 시료에 적합하지만 아르곤 손실이나 과잉 아르곤으로 인한 오차가 발생할 수 있어 아르곤-아르곤 연대 측정법으로 보완하며 다양한 분야에 활용된다.
| 열발광 연대측정 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 연대 측정 기술 |
| 측정 대상 | 절연체 또는 비전도성 광물 |
| 측정 가능 연대 | 수십 년에서 수십만 년 전 |
| 관련 분야 | 고고학 지질학 환경 과학 |
| 원리 | |
| 측정 원리 | 물질의 열발광 특성 이용 |
| 열발광 | 이온화 방사선에 의해 결정 격자에 갇힌 에너지 방출 현상 |
| 에너지 축적 | 물질이 방사선에 노출된 시간과 방사선량에 비례 |
| 연대 계산 | 축적된 에너지 양과 연간 방사선량률을 이용하여 계산 |
| 방법 | |
| 시료 준비 | 시료 채취 및 전처리 불필요한 외부 광원 노출 방지 |
| 측정 과정 | 시료를 고온으로 가열 방출되는 빛의 양 측정 열발광 곡선 분석 |
| 연대 계산 | 열발광 데이터 분석 연간 방사선량률 결정 연대 계산 |
| 응용 분야 | |
| 고고학 | 토기 화덕 벽돌 등의 연대 측정 |
| 지질학 | 퇴적물 화산재 등의 연대 측정 |
| 환경 과학 | 방사선 조사량 측정 오염 연구 |
| 장점 및 단점 | |
| 장점 | 비교적 넓은 범위의 연대 측정 가능 다양한 물질에 적용 가능 다른 연대 측정법과의 상호 보완 가능 |
| 단점 | 시료의 방사선 노출 이력에 대한 정확한 정보 필요 측정 과정의 복잡성 시료의 열적 이력에 민감 |
| 추가 정보 | |
| 참고 문헌 | Aitken, M.J. (1998). An Introduction to Optical Dating. Oxford University Press. McKeever, S.W.S. (1985). Thermoluminescence of Solids. Cambridge University Press. |
| 기타 | |
| 관련 항목 | 방사성 탄소 연대 측정법 광여기 발광 연대 측정법 (OSL) 연대 측정법 |
2. 기능
자연 상태의 결정질 물질은 불순물 이온, 응력 전위, 그리고 원자를 결정 격자에 함께 고정하는 전기장의 규칙성을 방해하는 다른 현상과 같은 불완전성을 가지고 있다. 이러한 불완전성은 결정질 물질의 전기적 위치 에너지에 국소적인 요철을 유발한다. 전자가 끌려 갇힐 수 있는 함정(소위 "전자 트랩")이 있는 곳에 요철이 존재한다.
우주 방사선과 자연적인 방사능으로부터의 이온화 방사선 흐름은 결정 격자 내의 원자로부터 전도대로 전자를 여기시켜 자유롭게 움직일 수 있게 한다. 대부분의 여기된 전자는 곧 격자 이온과 재결합하지만, 일부는 갇혀 방사선의 에너지 일부를 갇힌 전하 형태로 저장한다 ('''그림 1''').
트랩의 깊이(전자를 방출하는 데 필요한 에너지)에 따라 갇힌 전자의 저장 시간은 달라지며, 일부 트랩은 수십만 년 동안 전하를 저장할 만큼 충분히 깊다.
2. 1. 전자 트랩
천연 결정질 재료는 불순물 이온, 응력 전위 및 결정 격자의 원자를 함께 유지하는 전기장의 규칙성을 방해하는 기타 현상과 같은 결함을 포함한다. 이러한 불완전성은 결정질 물질의 전위에서 국부적인 혹과 강하를 초래한다. 딥(소위 “전자트랩”)이 있는 경우 자유 전자가 끌어당겨 트랩될 수 있다.우주 방사선과 자연 방사능 모두에서 나오는 이온화 방사선의 플럭스는 결정격자의 원자에서 자유롭게 이동할 수 있는 전도띠로 전자를 활성화시킨다. 대부분의 활성화된 전자는 곧 격자 이온과 재결합하지만, 일부는 포획되어 복사 에너지의 일부를 포획된 전하의 형태로 저장한다.(그림 1)
트랩의 깊이에 따라 갇힌 전자의 저장 시간은 달라지며, 일부 트랩은 수십만 년 동안 전하를 저장할 만큼 충분히 깊다.
2. 2. 이온화 방사선과 전자 활성화
천연 결정질 재료는 불순물 이온, 응력 전위 및 결정격자의 원자를 함께 유지하는 전기장의 규칙성을 방해하는 기타 현상과 같은 결함을 포함한다. 이러한 불완전성은 결정질 물질의 전위에서 국부적인 혹과 강하를 초래하며, 딥(소위 “전자트랩”)이 있는 경우 자유 전자가 끌어당겨 트랩될 수 있다.우주 방사선과 자연적인 방사능으로부터의 이온화 방사선 흐름은 결정 격자 내의 원자로부터 전도대로 전자를 여기시켜 자유롭게 움직일 수 있게 한다. 활성화된 전자는 대부분 격자 이온과 재결합하지만, 일부는 전자 트랩에 갇혀 방사선 에너지의 일부를 저장한다. 트랩의 깊이에 따라 갇힌 전자의 저장 시간은 달라지며, 일부 트랩은 수십만 년 동안 전하를 저장할 만큼 충분히 깊다.
2. 3. 에너지 저장 및 방출
천연 결정질 재료는 불순물 이온, 응력 전위 및 결정격자의 원자를 함께 유지하는 전기장의 규칙성을 방해하는 기타 현상과 같은 결함을 포함한다. 이러한 불완전성은 결정질 물질의 전위에서 국부적인 혹과 강하를 초래하며, অপে“전자트랩”)이 있는 경우 자유 전자가 끌어당겨 트랩될 수 있다.우주 방사선과 자연 방사선 모두에서 나오는 이온화 방사선의 플럭스는 결정격자의 원자에서 자유롭게 이동할 수 있는 전도띠로 전자를 활성화시킨다. 대부분의 활성화된 전자는 곧 격자 이온과 재결합하지만, 일부는 포획되어 복사 에너지의 일부를 포획된 전하의 형태로 저장한다.(그림 1)
일부 트랩은 수십만 년 동안 전하를 저장할 수 있을 만큼 충분히 깊으며, 트랩의 깊이(전자를 방출하는 데 필요한 에너지)에 따라 트랩된 전자의 저장 시간이 달라진다.
3. 실용적 이용
열발광 연대측정은 역사적 또는 고고학적 유적의 표본을 검사하는 데 사용되는 기술로, 모든 물체가 환경으로부터 방사선을 흡수한다는 원리를 이용한다. 이 과정은 물체 내에 갇혀 있는 원소 또는 광물 내의 전자를 방출시킨다. 열발광 연대측정은 표본을 가열하여 빛을 방출하게 한 다음, 이 빛을 측정하여 물체가 마지막으로 가열된 시점을 결정한다.
열발광 연대측정에서는 장기적인 트랩을 사용하여 재료의 연대를 결정한다. 방사선 조사된 결정성 물질을 다시 가열하거나 강한 빛에 노출시키면, 갇혀 있던 전자는 탈출할 수 있는 충분한 에너지를 얻게 된다. 격자 이온과 재결합하는 과정에서 에너지를 잃고 광자(빛 양자)를 방출하며, 이는 실험실에서 감지할 수 있다.
생성되는 빛의 양은 방출된 갇힌 전자의 수에 비례하며, 이는 다시 축적된 방사선량에 비례한다. 신호(열발광, 즉 재료를 가열할 때 생성되는 빛)를 그 원인이 된 방사선량과 관련시키기 위해서는, 트랩의 밀도가 매우 가변적이므로 알려진 방사선량으로 재료를 보정해야 한다.
열발광 연대측정은 재료의 역사에서 "영점" 사건, 즉 가열(도자기 또는 용암의 경우) 또는 햇빛 노출(퇴적물의 경우)을 전제로 하며, 이는 기존의 갇힌 전자를 제거한다. 따라서 그 시점에서 열발광 신호는 0이 된다.
시간이 지남에 따라, 재료 주변의 이온화 방사선장은 갇힌 전자를 축적시킨다. 실험실에서는 축적된 방사선량을 측정할 수 있지만, 이것만으로는 영점 사건 이후의 시간을 결정하기에 충분하지 않다.
먼저 연간 축적된 선량인 ''방사선량률''을 결정해야 한다. 이는 일반적으로 표본 물질의 알파 입자 방사능(우라늄 및 토륨 함량)과 칼륨 함량(K-40은 베타 입자 및 감마선 방출체)을 측정하여 수행된다.
표본 물질 위치에서의 감마선 방사선장을 측정하거나, 표본 환경의 알파 방사능과 칼륨 함량으로부터 계산할 수 있으며, 우주선 선량을 추가한다. 방사선장의 모든 구성 요소가 결정되면, 열발광 측정으로부터 얻은 축적된 선량을 매년 축적되는 선량으로 나누어 영점 사건 이후의 연수를 얻는다.
3. 1. 열발광 측정
열발광 연대측정은 시료를 가열할 때 방출되는 빛(열발광)을 이용하는 방법이다. 이 빛의 양은 시료 내에 갇혀 있던 전자가 방출되면서 발생하며, 시료가 흡수한 방사선량에 비례한다. 갇힌 전자는 물질의 역사에서 가열(도자기, 용암)이나 햇빛 노출(퇴적물)과 같은 "영점화(zeroing)" 사건에 의해 제거되었다가 시간이 지남에 따라 주변의 이온화 방사선장에 의해 다시 축적된다.조사된 결정질 물질이 가열되거나 강한 빛에 노출되면, 갇힌 전자는 탈출하면서 에너지를 잃고 광자를 방출한다. 이 광자는 실험실에서 감지할 수 있다. 생성된 빛의 양, 즉 열발광 신호는 축적된 방사선량에 비례한다.
실험실에서 축적된 방사선량을 측정할 수 있지만, 이것만으로는 영점화 사건 이후의 시간을 결정하기에 충분하지 않다. 따라서, 연간 누적 선량인 방사선량률을 먼저 결정해야 한다. 방사선량률은 시료의 알파 방사능 (우라늄 및 토륨 함량), 칼륨 함량, 감마 방사선장, 그리고 우주선 선량을 고려하여 결정된다. 열발광 측정에서 누적된 선량을 연간 누적 선량으로 나누면 영점 이벤트 이후의 기간을 알 수 있다.
3. 2. 영점화 사건
열발광 연대측정은 물질의 역사에서 가열(도자기 또는 용암의 경우) 또는 햇빛에 대한 노출(퇴적물의 경우)과 같은 "영점화(zeroing)" 사건을 전제로 한다. 이러한 영점화 사건은 기존에 갇혀 있던 전자를 제거하여 열발광 신호를 0으로 만든다. 조사된 결정질 물질이 다시 가열되거나 강한 빛에 노출되면 갇힌 전자에 탈출하기에 충분한 에너지가 제공된다. 격자 이온과 재결합하는 과정에서 에너지를 잃고 실험실에서 감지할 수 있는 광자를 방출한다. 시간이 지남에 따라 재료 주변의 이온화 방사선 필드로 인해 갇힌 전자가 축적된다. 실험실에서 축적된 방사선량을 측정할 수 있지만, 이것만으로는 영점화 사건 이후의 시간을 결정하기에는 충분하지 않다.3. 3. 방사선량률 측정
열발광 연대측정을 위해서는 먼저 연간 축적되는 선량인 방사선량률을 결정해야 한다. 이는 시료 물질의 알파 방사능(우라늄 및 토륨 함량)과 칼륨 함량(K-40은 베타 및 감마 방출체)을 측정하여 수행된다. 종종 시료 물질의 위치에서 감마 방사선장이 측정되거나 시료 환경의 알파 방사능과 칼륨 함량으로부터 계산될 수 있으며, 우주선 선량이 추가된다. 일단 방사선장의 모든 구성 요소가 결정되면, 열발광 측정에서 누적된 선량은 영점 이벤트 이후 년을 얻기 위해 매년 누적되는 선량으로 나뉜다.3. 4. 연대 계산
열발광 연대 측정은 물질이 가열(도자기, 용암)되거나 햇빛에 노출(퇴적물)되는 "영점화(zeroing)" 사건을 전제로 한다. 이 사건으로 인해 기존에 갇혀 있던 전자가 제거되어 열발광 신호가 0이 된다. 시간이 지남에 따라 재료 주변의 이온화 방사선 필드로 인해 갇힌 전자가 축적된다.실험실에서 축적된 방사선량을 측정할 수 있지만, 이것만으로는 영점화 사건 이후의 시간을 결정하기에 충분하지 않다. 방사 선량률, 즉 연간 누적 선량을 먼저 결정해야 한다. 이는 일반적으로 샘플 재료의 알파 방사능 (우라늄 및 토륨 함량) 및 칼륨 함량(K-40은 베타 및 감마 방출체임)을 측정하여 수행된다.
종종 시료 물질의 위치에서 감마 방사선장이 측정되거나 시료 환경의 알파 방사능과 칼륨 함량으로부터 계산될 수 있으며, 우주선 선량이 추가된다. 일단 방사선장의 모든 구성 요소가 결정되면, 열발광 측정에서 누적된 선량은 영점 이벤트 이후 년을 얻기 위해 매년 누적되는 선량으로 나뉜다.
4. 방사성탄소 연대측정과의 관계
열발광 연대측정법은 방사성 탄소 연대 측정법을 사용할 수 없는 퇴적물과 같은 물질에 사용된다. 현재는 오래된 도자기의 진위 여부를 확인하는 데 널리 사용되며, 마지막 소성 시점을 대략적으로 알려준다. 이러한 예는 [http://www.antiquity.ac.uk/ant/079/ant0790390.htm Rink and Bartoll, 2005]에서 볼 수 있다.
열발광 연대측정법은 [http://www.jcronline.org/perlserv/?request=get-abstract&doi=10.2112%2F04-0406.1 Keizars, ''et al.'', 2008] ('''그림 3''')에 의해 ''수동적인 모래 이동 분석 도구''로 사용되도록 수정되었으며, 가는 모래를 사용하여 기아 상태의 해변을 부적절하게 보충한 직접적인 결과를 보여줄 뿐만 아니라 모래 보충을 감시하고 해안선을 따라 강이나 기타 모래 투입을 관찰하는 ''수동적인'' 방법을 제공한다 ('''그림 4''').
5. 다른 발광 연대 측정법과의 관계
광 여기 루미네선스 연대 측정은 가열 대신 강한 빛에 노출시키는 관련 측정 방법이다. 시료 물질은 매우 밝은 녹색 또는 파란색 광원(석영의 경우) 또는 적외선(칼륨 장석의 경우)으로 조사된다. 시료에서 방출되는 자외선을 감지하여 측정한다.
5. 1. 광 여기 루미네선스 측정
광 여기 루미네선스 연대 측정은 가열 대신 강한 빛에 노출시키는 관련 측정 방법이다. 시료 물질은 매우 밝은 녹색 또는 파란색 광원(석영의 경우) 또는 적외선(칼륨 장석의 경우)으로 조사된다. 시료에서 방출되는 자외선을 감지하여 측정한다.참조
[1]
웹사이트
Thermoluminescence (TL) dating
http://smah.uow.edu.[...]
[2]
논문
Thermoluminescence dating of art objects
http://daybreaknucle[...]
Daybreak Corporation
[3]
웹사이트
Thermoluminescence (TL) dating
http://smah.uow.edu.[...]
[4]
간행물
The Limits of TL
http://www.coupdefou[...]
Archaeology Magazine
2001-01/02
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com