常用的年代測定方法有鉀-氬稀釋法、14C法、U系法、熱釋光法和裂變徑跡法等。每一樣方法在可測范圍及可測樣的種類上都有一定的局限性,或者說各有其前提條件,都有一些年代學上的問題有待解決。如14C法測年最大范圍約為5-6萬年以內,U系法、裂變徑跡法、熱釋光法等對樣品適應性要求嚴格;古地磁法又不是一種直接測年手段等等。面對這些問題,出現新的方法是必然趨勢。
近年來,一種測定第四紀年代的新方法-電子自旋共振法(Electron Spin Resonance,ESR)得到廣泛應用。它的年代測定范圍為103~106年,還可能對某些物質,如石英(純材料)達到107年。目前對20多種材料(如方解石、鋯石、磷灰石、石英、碳酸鹽、硅酸鹽類、火山巖)、不同種類的化石(如動物牙齒、骨骼、貝殼、蚌類、珊瑚和有孔蟲等)、洞穴沉積物(鐘乳石、石筍)和干旱湖湘石膏、斷層泥等年代測定進行了研究,并取得了十分有意義的結果。
Westaway等人通過ESR方法針對牙釉質-牙本質結合形態及牙釉質厚度等做了哺乳動物牙齒的ESR研究來確定了Sumatra地區73000-63000年前現代人類的存在。該研究為重新評估現代人類從非洲傳播的時機和環境背景提供了可靠證據,對考古方面的地質研究具有重要意義。


圖1. 牙齒化石與巖洞中地質形貌
ESR方法是目前第四紀年代測定中有發展前途的新方法,具有較大的潛力和廣闊的前景。為第四紀年代測定研究增添了活力。
參考文獻:
[1] K. E. Westaway, J. Louys, R. Due Awe et al. An early modern human presence in Sumatra 73,000–63,000 years ago. [J] Nature. 2017, 23452, 322?325.
文章中使用的德國Magnettech公司的MS 5000X順磁波譜儀,該儀器擁有快捷簡便準確的定量測試方法和完善的數據處理和分析系統,它還具有小巧輕便靈活的特點,為科研工作者帶來便捷。
德國美嘉特電子順磁共振波譜儀—MiniSpcope MS 5000/5000X

MiniSpcope MS 5000/5000X系列電子自旋共振波譜儀結合了最先進的電子技術以及磁場和諧振腔工程應用的拓展經驗,實現了兩倍以上的信噪比的提升,具有出色的靈敏度和磁場穩定性,是理想的微型波譜儀。
該儀器的應用對象主要是含有未成對電子的物質,可用于檢測順磁體的磁化率,輻照損傷和輻照效應,研究酶反應動力學以及細胞組織中自由基與疾病的關系等。

應用案例---地質領域
1)測定斷層活動年齡,第四紀冰川沉積物定年,石英Al,Ti,Ge心信號檢測,石英脈結晶年齡測定,貝殼,考古遺址以及人類遺骸的年代測定等。

2)研究礦物中微量雜質的分布狀態或存在形式;研究成巖成礦作用,判斷礦物和礦物組合的成因歸屬,判斷巖石所經歷的改造作用,探討某些礦床的物質來源;研究不同地質作用中微量離子的分布規律;有機地化和石油地質的研究,例如煤的演化程度。

ESR測年優勢
1)年代測定范圍廣
2)可檢測材料種類繁多
3)ESR靈敏度高,操作簡單
ESR測年相關附件
1)X-ray輻照儀

應用于劑量研究/材料研究/食物輻照/釋光測年/ESR測年
可連接MS 5000 ESR光譜儀和lexsyg TL/OSL閱讀器
2)自動進樣單元

全自動批量輻照與檢測、方便、快捷
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