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AMS测年技术的应用(第2页)

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这种状况显然不能满足夏商周断代工程的需要。

如果要达到具有国际先进水平的14C测量精度,势必要提高技术水平并加强设备的改造。

在时间极其有限的情况下,研究方案的正确性和实施组织的有效性就显得格外重要。

为了保证任务的顺利完成,按照基金重大项目的管理办法,北京大学重离子物理研究所专门成立了由郭之虞、李坤等7人组成的专题学术领导小组,有关研究方案、技术路线、进度安排等重大问题均由学术领导小组研究决定,再由专题负责人组织执行。

值得庆幸的是,通过前些年对加速器质谱计的建造和运行,郭之虞等学者已积累了丰富的经验,对存在的问题有了清楚的了解。

同时,加速器质谱学专家们多年来一直与国际学术界保持着密切的联系,对国际上的研究进展与技术进步也有清楚的了解。

所有这一切,又为专题的完成奠定了技术上的基础。

刘克新在实验室对采集样品进行技术处理

从1996年初开始,夏商周断代工程AMS测年专题组进行了大量的文献调研,并召开了多次方案讨论会。

当专题的可行性经专家论证通过后,又抓紧了具体实施方案的落实,并广泛听取了国际同行的意见。

1996年5月下旬,专题组成员、青年核物理学家鲁向阳副教授在参加第七次AMS国际会议期间,曾与世界上各AMS实验室的专家就设备技术升级改造问题进行探讨,并向他们了解对当时两种流行的商品化离子源的评价。

1996年11月,专题组组长郭之虞与专题组成员、年轻的学者汪建军两人赴美国进行考察,访问了几家处于世界先进地位的AMS实验室,与美国专家深入讨论了有关技术问题,并访问了美国国家静电公司(NEC),考察了其商品化的AMS专用离子源。

当时正在澳大利亚国立大学访问工作的专题组成员、青年学者刘克新副教授,也及时将他在该处调试与使用NEC离子源的情况与经验反馈回国。

在此基础上,专题组经过与国外两家商业公司直接谈判,并综合考虑到价格等因素,最后确定了购置设备、仪器的整体方案。

北京大学加速器质谱计装置示意图

从1997年4月开始,专题组开始购置和安装新的设备,到1998年3月,设备安装基本结束,开始全系统联调,对不够理想的部位进一步改造和完善。

1998年12月初,夏商周断代工程向北大AMS专题组提供4种样品进行盲检(检测者事先不知道样品的出土地点和年代),测定结果与中国社科院考古所、北京大学考古系仇士华、陈铁梅具体负责的两个常规14C实验室所得到的年代值在允许误差范围内基本一致。

稍后,专题组还选出7个样品,送往在世界同行中颇负盛名的加拿大多伦多大学加速器质谱学实验室进行测量,以和北大AMS的结果做比对参考。

再后来,AMS专题组对国际原子能机构(IAEA)提供的标准样品进行了比对测量,前后两期比对的结果均显示了良好的一致性。

与此同时,AMS专题组有计划地对一些样品安排了复测,以检验测量结果的可靠性,并对一些考古学家有疑问的数据也安排了复测。

通过一系列盲检、复测和比对,结果表明,北京大学加速器质谱计的测量结果有较高的可信度,所给出的年代数据与真值的偏差,一般不会超过2σ的范围(95%置信区间)。

鉴于以上取得的可行性效果,北京大学AMS专题组开始对夏商周断代工程提供的批量样品进行测定,并在测量过程中继续深入地进行14C测年方法的研究,以使测量质量不断得到改善和提高。

当然,加速器质谱计作为科学领域一门先进的技术,它的操作和运算过程是极其复杂的,外人很难领悟其中的奥妙,仅仅是一个基本公式就列有一长串令人眼花缭乱的数字,请看下面基本公式的一个片段:

加速器质谱计14C测年是相对测量,即以标准样品(下标为s)为参照来进行未知样品(下标为x)的测量。

考虑到本底(下标为b)校正和分馏校正,样品年龄

其中MC为未知样品以现代碳(Modern)为单位的放射性比活度,以下称为样品的MC值。

其中

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