熱ルミネッセンス年代測定

熱ルミネッセンス年代測定 （ TL ）は、結晶性鉱物を含む材料が加熱（溶岩、セラミック）または日光（堆積物）にさらされてからの経過時間の累積放射線量の測定による決定です。測定中に結晶材料が加熱されると、熱ルミネッセンスのプロセスが始まります。熱ルミネセンスは、材料に吸収される放射線量に比例する弱い光信号を放出します。これは、発光年代測定の一種です。

この手法は広く応用されており、オブジェクトあたり300〜700米ドルと比較的安価です。理想的には、多くのサンプルがテストされます。堆積物は今までよりも高価です。比較的大量のサンプル材料を破壊する必要がありますが、これはアートワークの場合には制限になる可能性があります。加熱は、ほとんどのセラミックをカバーする500°Cを超える物体を取り込んでいたに違いありませんが、非常に高い焼成された磁器は他の困難を生じます。多くの場合、火で加熱された石に適しています。ロストワックスキャスティングによって作られたブロンズ彫刻の粘土コアもテストできます。

さまざまな材料は、いくつかの要因に応じて、技術に対する適合性がかなり異なります。たとえば、X線を撮影した場合、その後の照射は、埋設物が周囲の土壌から受けた「年間線量」の放射線と同様に、精度に影響を与える可能性があります。理想的には、これは長期間にわたって正確なfindspotで行われた測定によって評価されます。アートワークの場合、作品が広く古代か現代か（つまり、本物か偽物か）を確認するだけで十分な場合があります。これは、正確な日付を推定できない場合でも可能です。

機能性

天然の結晶材料には欠陥が含まれています。不純物イオン、応力転位、および結晶格子内の原子を一緒に保持する電界の規則性を乱すその他の現象です。これらの欠陥は、結晶性物質の電位の局所的なこぶや低下につながります。ディップがある場合（いわゆる「電子トラップ」）、自由電子が引き付けられてトラップされることがあります。

宇宙線と自然放射能の両方からの電離放射線の束は、結晶格子内の原子からの電子を、自由に移動できる伝導帯に励起します。ほとんどの励起電子はすぐに格子イオンと再結合しますが、一部はトラップされ、トラップされた電荷の形で放射線のエネルギーの一部を蓄積します（図1 ）。

トラップの深さ（トラップから電子を解放するのに必要なエネルギー）に応じて、トラップが数十万年にわたって電荷を保存するのに十分な深さであるため、トラップされた電子の保存時間は異なります。

実用化中

歴史的または考古学的な場所のサンプルをテストするためのもう1つの重要な技術は、熱ルミネセンステストとして知られるプロセスです。これは、すべての物体が環境からの放射線を吸収するという原理を含みます。このプロセスは、アイテム内に閉じ込められたままの要素またはミネラル内の電子を解放します。熱ルミネセンステストでは、あるタイプの光が放出されるまでサンプルを加熱します。その後、その光を測定して、アイテムが最後に加熱された時間を判断します。

熱ルミネッセンス年代測定では、これらの長期トラップを使用して材料の年齢を判断します。照射された結晶材料が再び加熱されるか、強い光にさらされると、トラップされた電子に十分なエネルギーが与えられます。格子イオンと再結合する過程で、エネルギーを失い、実験室で検出可能な光子（光量子）を放出します。

生成される光の量は、解放されたトラップされた電子の数に比例し、蓄積された放射線量に比例します。信号（熱ルミネッセンス-材料が加熱されたときに生成される光）を引き起こした放射線量に関連付けるには、トラップの密度が非常に変化するため、既知の放射線量で材料を較正する必要があります。

熱ルミネッセンス年代測定は、材料の歴史における「ゼロ化」イベントを前提としており、加熱（陶器または溶岩の場合）または日光への曝露（堆積物の場合）により、既存のトラップ電子を除去します。したがって、その時点で熱ルミネセンス信号はゼロです。

時間が経つにつれて、材料の周りの電離放射線場により、トラップされた電子が蓄積されます（図2 ）。実験室では、累積放射線量を測定できますが、これだけではゼロ化イベントからの時間を決定するには不十分です。

放射線量率 -年間に蓄積される線量は最初に決定する必要があります。これは通常、サンプル材料のアルファ放射能（ウランおよびトリウム含有量）およびカリウム含有量（K-40はベータおよびガンマ放射体）の測定によって行われます。

多くの場合、サンプル材料の位置でガンマ線照射野が測定されるか、サンプル環境のアルファ放射能とカリウム含有量から計算され、宇宙線線量が加算されます。放射線照射野のすべての成分が決定されると、熱ルミネセンス測定からの累積線量を毎年蓄積する線量で割って、ゼロ化イベントからの年数を取得します。

放射性炭素年代測定との関係

熱ルミネッセンス年代測定は、堆積物のような放射性炭素年代測定が利用できない材料に使用されます。その使用は現在、古い陶器の認証で一般的であり、最後の焼成のおおよその日付を示しています。この例は、2005年のRink and Bartollで見ることができます。

熱ルミネッセンス年代測定は、Keizars 等による受動的砂移動分析ツールとして使用するために修正されました。、2008年（図3 ）、細かい砂を使用した飢starビーチの不適切な補充に起因する直接的な影響を実証するとともに、砂の補充を監視し、海岸線に沿って河川やその他の砂の流入を観察する受動的な方法を提供しています（図4 ）。

他の発光年代測定法との関係

光刺激ルミネセンス年代測定は、加熱を強力な光への曝露に置き換える関連する測定方法です。サンプル材料は、緑色または青色の光（石英の場合）または赤外線（カリウム長石の場合）の非常に明るい光源で照らされます。サンプルから放射される紫外線が測定のために検出されます。