Upload
tiger
View
47
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Χρονολογικές Τεχνικές Φωταύγειας: τ ο Παρόν και το Μέλλον της Έρευνας. Δρ. Ν. Ζαχαριάς Χημ. Μηχανικός Ε.Μ.Π. Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. Δημόκριτος [email protected]. Summer School 2005. προσδεθείτε ... και μην κοιμάστε. E νεργειακό Διάγραμμα. μονωτές ή ημιαγωγοί. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Χρονολογικές Τεχνικές Φωταύγειας:
το Παρόν και το Μέλλον της Έρευνας
Δρ. Ν. Ζαχαριάς
Χημ. Μηχανικός Ε.Μ.Π.
Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών, Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. Δημόκριτος
Summer School 2005
Eνεργειακό Διάγραμμα
μονωτές ή ημιαγωγοί
προσδεθείτε ... και μην κοιμάστε
Χρονολογικές Τεχνικές Φωταύγειας: Θερμοφωταύγεια (ΘΦ), Oπτικά Διεγερμένη Φωταύγεια (OΔΦ)
ΘΦ, 40 χρόνια έρευνας και εφαρμογών
1964
1974κεραμικά
θερμασμένα υλικά (ηφαιστειακά, πυριτόλιθοι)
1985ιζήματα (αιολικά, σπηλαιοθέματα,
κελύφη, σκωρίες, ...
ΟΔΦ, 20 χρόνια παρουσίας, πολλές προσδοκίες
συνδυασμένες ΘΦ/ΟΔΦ χρονολογήσεις (τελευταία 10 χρόνια)και ΕSR / ραδιοάνθρακα / σειρές ουρανίου
και περισσότερα των 100 άρθρα /έτος σε περιοδικά με κρίση
1985
Ηλικίες από 50 – 1,2 εκατομύρια χρόνια
ιζήματα (όλα), ηφαιστειακό υλικό, κονιάματα, κεραμικά …
σήματα ΘΦ
σήματα ΟΔΦ
ΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣΧΡΟΝΟΛΟΓΗΣΕΙΣ
Dating AGE=De/DR Protocols
-πολυ-οροκτολογικό κλάσμα (‘foil technique’)-‘μεγάλοι’ κόκκοι (χαλαζία, αστρίων) προσθετική μέθοδος
-τεχνική ενός δείγματος (SAR)
Dosimetry DR = Dα+Dβ+Dγ+Dcos
α-counting
(‘τεχνική ζευγών’ ‘PIPS/TSAC’)
δοσιμετρία φωσφόρων / φορητά
σπινθηρόμετρα (NaI)
πρωτόκολλα ΘΦπρωτόκολλα ΘΦ
)](1)[1( DPkIDPrD
foil technique foil technique
SAR SAR
((πολυορυκτολογικόπολυορυκτολογικό))
((για αυθεντικότητεςγια αυθεντικότητες))
0 100 200 300 4000
200
400
600
800
1000Repeat Measurements
Natural TL
TL in
tens
ity (a
.u.)
Temperature (OC)
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 260
50100150200250300350400450500550600650700750800
Data: Data1_BModel: SINGLChi^2 = 44.52944A 425.33606 ±3.82919B 369.12128 ±8.22168C 0.11478 ±0.00706
TL(a
.u.)
Measuremen cycle number
ανάπτυξη μεθοδολογίας για έλεγχο αυθεντικότητας μαρμάρινων αντικειμένων
0 10 20 30 400
10
20
30
40
50
60
8 years
15 days70 days
2 days
Norm
alis
ed T
L in
tens
ity
Depth (mm)
0 60 120 180 240 300 360 420 480Exposure tim e (m in)
0
1
2
3
4
5
Norm
alis
ed p
eak
inte
nsity
peak at 290oC
βασίζεται στον καθορισμό του ρυθμού ελλάτωσης της έντασης ΘΦ ανάλογα μα το βάθος/πάχος δείγματος
σε συνδυασμό με την κοκκομετρία του υλικού δίνει απαντήσεις σε ερωτήματα
αυθεντικότητας μαρμάρινων αντικειμένων και μνημείων
Διάγραμμα και συσκευή ΘΦ / ΟΔΦ
Ιζήματα
Θίνες(well bleached
formations)
Λούτσα, ΑττικήΘΦ και ΟΔΦ
μετρήσεις ρυθμού δόσης
Age = ED (σήμα φωταύγειας, Gy) /Ρυθμός δόσης (mGy/a = άθροισμα εωτερικής και εξωτερικής)
2. Αφαιρετικό μοντέλο (e.g. Vogel J.C., Wintle, A.G., J. of Arch. Sci. 26, 729-733, 1999)
σημαντικά: υγρασία? και U, Th κινητικότητα
1. Ανίχνευση ανισορροπίας / διόρθωσηMichael, C.T. Zacharias, N., Nuclear Instruments and Methods, 439, 167-177, 2000
λύση
PIPS α-counting (υπολογισμοί για περιεκτικότητα σε U και Th)
Πλεονεκτήματα•Ακρίβεια, γρηγορότεροι υπολογισμοί•Υπολογισμοί συγκεντώσεων συγκεκριμένων νουκλιδίων•Allows the detection of secular desequilibrium in the samples. •A software program has been developed and will be made available.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 110
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
n1(c
ount
s/K
s)
Energy(MeV)
0 100 200 300 400 500
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
15/07/2003 11:42:59
NTL 1 2 3 4 5 6 7 8
laboatory dose given:0.34mGy
Phosphor Al2O3 No20, scale 1M heating rate 3C/s
NTLT
L(a.
u.)
Temperature(C)
χρήση φωσφόρων για την περιβαλλοντική δόσηχρήση φωσφόρων για την περιβαλλοντική δόση
Αl2O3:C
Νέες ΕφαρμογέςShells
Combined TL/ESR dating results
indicating sampling site, species and altitude.
Code No: Site: Altitude: Specie: Technique: Age:
HR1 F20 4 m Glycymeris
glycymeris
EPR
78±13 Ka
HR3 F500 5-6 m Spondylus
gaederopus
EPR
58±9 Ka
HR4 F110 25-30 m Callista chione
EPR
69±11 Ka
TH2a F21 8-10 m Ostrea edulis TL 96±15 Ka
TH8 F110 25-30 m Ostrea edulis TL 91±18 Ka
TH6a F105 100 m Cladocora
caespitosa
TL
157±37Ka
απολιθωμένα ασβεστιτικά κελύφη από την περιοχή Περαχώρας, Λουτρακίουαπολιθωμένα ασβεστιτικά κελύφη από την περιοχή Περαχώρας, Λουτρακίου
Κονιάματα
ΟΔΦ (blue light stimulation / UV detection) Σε δείγματα χαλαζία
Και ΘΦ (foil technique) σε κεραμικό θραύσμα συνδεδεμένο με το κονίαμα
Βυζανινό οικοδόμημα12ος αι. μ.Χ.
MB group Na (%) K (%) Rb (ppm) Th (ppm) U (ppm)
Tiry 28 0.39 (0.004) 3.24 (0.04) 158. (3.16) 10.7 (0.08) 2.17 (0.07)
Tiry 29 0.59 (0.005) 2.90 (0.04) 141. (2.97) 10.6 (0.07) 2.25 (0.07)
Tiry 30 0.31 (0.004) 3.47 (0.04) 146. (3.03) 10.5 (0.07) 2.18 (0.07)
Tiry 39 0.52 (0.005) 3.03 (0.05) 159. (3.20) 10.8 (0.08) 2.30 (0.08)
Kirr 86 0.87 (0.004) 2.57 (0.02) 140. (2.05) 10.3 (0.05) 5.37 (0.02)
Kirr 87 0.81 (0.003) 2.72 (0.02) 155. (2.15) 11.0 (0.06) 2.68 (0.10)
Kirr 88 0.70 (0.003) 2.88 (0.02) 163. (2.20) 11.6 (0.06) 2.70(0.10)
Kirr 89 0.57 (0.003) 2.92 (0.02) 173. (2.31) 11.9 (0.06) 2.90 (0.10)
Kirr 90 0.85 (0.004) 2.89 (0.02) 152. (2.14) 11.2 (0.06) 3.47 (0.11)
mean (M) 0.62 3.0 154. 11. 2.9 (2.59)
std. deviation 0.20 0.27 11. 0.53 1.0 (0.45)
in % 32. 9. 6.9 4.9 35 (16.8)
MBKR group Na (%) K (%) Rb (ppm) Th (ppm) U (ppm)
Berb 27 0.94 (0.014) 1.20 (0.04) 96.2 (2.59) 10.1 (0.08) 2.13 (0.03)
Berb 49 1.19 (0.003) 1.61 (0.01) 144. (2.58) 12.1 (0.07) 2.44 (0.02)
Berb 51 1.16 (0.003) 1.20 (0.01) 118. (2.32) 10.7 (0.07) 2.12 (0.02)
Kats 73 1.30 (0.006) 1.22 (0.02) 73.7 (1.75) 11.7 (0.06) 2.51 (0.05)
Kirr 83 1.30 (0.003) 1.43 (0.02) 86.9 (2.35) 11.0 (0.06) 2.53 (0.05)
Kirr 84 1.15 (0.004) 1.52 (0.02) 89.1 (2.30) 11.4 (0.06) 2.58 (0.05)
Kirr 85 1.35 (0.003) 1.54 (0.02) 92.7 (2.81) 10.9 (0.07) 3.46 (0.04)
Qant 15 1.47 (0.008) 0.87 (0.03) 49.3 (1.63) 11.0 (0.06) 2.26 (0.06)
Qant 23 1.42 (0.010) 1.14 (0.03) 54.3 (1.70) 11.2 (0.06) 2.40 (0.06)
Qant 28 1.54 (0.010) 1.26 (0.04) 71.9 (1.84) 11.5 (0.06) 2.40 (0.06)
Qant 50 1.49 (0.010) 1.09 (0.04) 42.1 (1.70) 10.9 (0.06) 2.50 (0.07)
mean (M) 1.3 1.3 84. 11.1 2.46
std. deviation 0.17 0.22 29. 0.51 0.35
in % 13. 17. 34. 2.6 16
χημική ανάλυσηχημική ανάλυση
του Κομμού, του Κομμού,
Κρήτης Κρήτης
επιστροφή στα κεραμικά ...επιστροφή στα κεραμικά ...
πιθανοί τρόποι διαφυγής καλίουπιθανοί τρόποι διαφυγής καλίου
Συμμετοχή Καλίου – Χρονολογικές Συμμετοχή Καλίου – Χρονολογικές
ΑποκλίσειςΑποκλίσεις
Technique
K-dose rate (Gy ka-1) (2%K – 0.98%K)
Denv (Gy ka-1)
DR (Gy ka-1) (2%K – 0.98%K)
K contribution (%) (2%K – 0.98%K)
KOMMOS pottery Fine Grain 1.35 - 0.66
0.5 1.0
3.76 – 3.07 (18%) 4.26 - 3.57 (16%)
36 - 22 32 - 19
Coarse Grain 1.22 - 0.59
0.5 1.0
2.18 – 1.55 (29%) 2.68 - 2.05 (24%)
56 - 38 46 - 29
KOMMOS Early model Exponential Linear Late model
K average 0.98% 1.43% 1.49% 2.%
F.G. 0.66 Gy ka-1 0.97 Gy ka-1 1.01 Gy ka-1 1.35 Gy ka-1 K-dose rate
C.G. 0.59 Gy ka-1 0.87 Gy ka-1 0.91 Gy ka-1 1.22 Gy ka-1
F.G. 3.27 Gy ka-1 3.58 Gy ka-1 3.62 Gy ka-1 3.96 Gy ka-1 DR
C.G. 1.75 Gy ka-1 2.03 Gy ka-1 2.07 Gy ka-1 2.38 Gy ka-1
F.G. – 9% 11% 21% Deviation
C.G. – 16% 18% 36%
Υπολογισμός της περιβαλλοντικής δόσης (Denv) από το δείγμα ΚΟΜ26
Υπολογισμός μέσης δόσης από το κάλιο και συνολικού ρυθμού δόσης (DR)
για τα δείγματα ΚΟΜ27, ΚΟΜ37
Sample AGE (ka) De (Gy) W Dα (Gy ka-1) Dβ(U,Th) (Gy ka-1) Denv (Gy ka-1) DR (Gy ka-1) Dβ(K) (Gy ka-1) %K average
DR´ (Gy ka-1)
KOM27 3.600.05 10.841.15 0.20 0.930.12 0.590.03 0.540.06 3.010.39 0.950.12 1.370.18 2.750.33
KOM37 3.600.05 11.121.05 0.25 1.060.14 0.610.37 0.540.06 3.090.34 0.870.09 1.290.15 2.760.30
…… υυππεερρεεκκττίίμμηησσηη ηηλλιικκίίααςς 99%% ((ΚΚΟΟΜΜ2277)) κκααιι 1111%% ((ΚΚΟΟΜΜ3377))
Sample AGE (ka) De (Gy) W Dα
(Gy ka-1) Dβ(U,Th,K)
(Gy ka-1) DR
(Gy ka-1) Denv
(Gy ka-1)
KOM26 3.600.05 13.200.88 0.17 0.970.12 2.150.15 3.670.25 0.540.06
Χημική Ανάλυση (ΝΑΑ)
MCF samples 19 slices M (%)
As 4.97 (21.) Ba 357. (15.) Ca% 14.2 (10.) Ce 66.5 (1.9) Co 9.65 (4.7) Cr 70.3 (9.0) Cs 10.6 (4.8) Eu 1.11 (4.3) Fe% 3.08 (2.7) Ga 21.6 (7.1) Hf 4.98 (3.8) K % 1.56 (46.) La 35.4 (1.6) Lu 0.38 (4.8) Na% 0.93 (43.) Nd 27.8 (12.) Ni 73.8 (53.) Rb 101. (43.) Sb 0.77 (5.9) Sc 13.4 (1.9) Sm 5.07 (12.) Ta 1.11 (4.2) Tb 0.76 (5.6) Th 12.4 (2.0) Ti% 0.47 (26.) U 2.56 (7.9) W 2.89 (7.7) Yb 2.74 (3.8) Zn 94.4 (8.2) Zr 99.1 (25.)
Sa Mesquida
(Mallorca,
Spain),
Ρωμαική θέση
(κλίβανος)
1ος αι. μ. Χ.
Δείγματα MCF
κεραμικής
κεραμική ρωμαικών
χρόνωνΒαρκελώνη,
Ισπανία
συσχέτιση συγκεντρώσεων καλίου – νατρίου συσχέτιση συγκεντρώσεων καλίου – νατρίου και εμφάνισης ζεολίθουκαι εμφάνισης ζεολίθου
ΗλικίαΗλικία = = DDee //DRDR
ΗλικίαΗλικία DR= DR DR= DRiniinitt11+ DR+ DRfinfintt22
ΗλικίαΗλικία KKaveave= = tt11KKiniini + + tt22KKfinfin
tt11 = = Ηλικία (ΚΗλικία (Κaveave – K – Kfinfin)/(K)/(Kiniini-K-Kfinfin))
υπολογισμός περιόδου μη-αλλοίωσης χημικής σύστασηςυπολογισμός περιόδου μη-αλλοίωσης χημικής σύστασης
samples
ARCH_AGE [ka]
De [Gy]
.D
[Gy ka-1]
W
a-value
.Dalpha
[Gy ka-1]
.Dbeta
[Gy ka-1]
.Denv
[Gy ka-1]
.Denv-ave [Gy ka-1]
MCF29 1.95±0.05 9.22±0.80 4.73±0.43 0.17 0.14±0.03 1.71±0.35 2.28±0.16 0.74±0.57 0.73±0.40
MCF35 1.95±0.05 9.03±0.90 4.63±0.47 0.15 0.14±0.02 1.59±0.28 2.33±0.13 0.71±0.56
.Denv-ave [Gy ka-1]
TL_AGE [ka, ±1σ]
TL_AGEave [ka, ±1σ]
MCF34 MCF38
0.73±0.40 0.73±0.40
7.91±0.90 8.55±1.05
3.41±0.50 3.65±0.51
0.16 0.17
0.11±0.02 0.13±0.02
1.44±0.28 1.51±0.30
1.24±0.08 1.41±0.08
2.32±0.47 2.34±0.48 2.31±0.26
MCF59 0.73±0.40 8.43±0.95 3.69±0.49 0.17 0.13±0.02 1.54±0.26 1.42±0.08 2.28±0.43
samples
ARCH_AGE
[ka]
De [Gy]
W
.Dalpha
[Gy ka-1]
.Dbeta(U,Th) [Gy ka-1]
.Denv-ave [Gy ka-1]
.D
[Gy ka-1]
.Dbeta(K) [Gy ka-1]
Kave (wt %)
unaffected burial period [ka]
MCF34 1.95±0.05 7.91±0.90 0.16 1.44±0.28 0.70±0.05 0.73±0.40 4.06 1.19 1.67 1.12
MCF38 1.95±0.05 8.55±1.05 0.17 1.51±0.30 0.63±0.02 0.73±0.40 4.38 1.51 2.14 1.62
MCF59 1.95±0.05 8.43±0.95 0.17 1.54±0.26 0.64±0.02 0.73±0.40 4.32 1.41 1.99 1.39
πορεία χρονολόγησης πορεία χρονολόγησης – – υπολογισμός περιόδου ‘μη αλλοίωσης’υπολογισμός περιόδου ‘μη αλλοίωσης’
χρονολόγηση με ΘΦ χρονολόγηση με ΘΦ αρχαιομεταλλουργικών φούρνωναρχαιομεταλλουργικών φούρνων
100 200 300 4000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
b.b.
L1
L2
L3
L4
aver
age
NTL
inte
nstit
y (r.
u.)
Temperature (oC)
μεγάλα δείγματα μεγάλα δείγματα (4(4-5 -5 cm)cm)
- - αλλαγές αλλαγές ευαισθησίαςευαισθησίας
- - ενδείξεις για ενδείξεις για διαφυγή καλίουδιαφυγή καλίου
προτεινόμενη προσέγγισηπροτεινόμενη προσέγγιση: : επιλογή κατάλληλων στοιβάδωνεπιλογή κατάλληλων στοιβάδων
ξεχωριστές .. (imaginative Applications
tsunami?
Beach-Rocks (ψηφιδοπαγείς αιγιαλοί
Aνάβυσος Αττική
tsunami sedimentation on the SE coast of Australia (1-3 ka)..Bryant, E.A., Young, R.W., Price, D.M., Quat. Sci. Reviews, 13, 209-223, 1992
tsunami in Tunisia, the ages suggest an episode from oxygen isotope 5eWood, P.B., Quat. Geochronology, 13, 513-516, 1994
a TL age of 260±50 years, indicating the Lisbon earthquake of 1755 Dawson, A.G., Hindson, R., Andrale, C., Freitas, C., The Holocene 5, 209-215, 1995
Xρήση τεχνικών Φωταύγειας σε ερωτήματα προέλευσης αρχαιολογικού και γεωλογικού υλικού
π.χ. πυριτόλιθοι, οψιανοί, ψηφίδες, κ.α.
Διαχωρισμός γεωλογικών θέσεων κοιτασμάτων στεατίτη (Κρήτη, U.K.)
με μιά ματιά
telling the word …
Τεχνικές του ενός κόκκου – δείγματος
Spatial Resolution Technique: η επανάσταση στις χρονολογήσες φωταύγειας
διεπιστημονικές προσεγγίσεις σε κάθε περίπτωση
from dawn till night
Καλό Καλοκαίρι .....