“热释光时钟”为什么有趣？

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1971年初夏，在美国季山博物馆发生了一桩奇怪的事情。一天下午，风和日丽，游客如云。在宽敞的陈列室里，一位中年妇女在缓步浏览，欣赏着橱内陈列着的东方陶器。蓦地，她像被什么东西吸引似的，停住脚步，仔细观察。当她看到里面陈列的是一件两千多年前的中国战国时代纹饰华丽的陶壶时，突然发出一声惊叫：“不可能，这是假的！”管理人员闻声赶来，用惊奇的眼光凝视了一番后，请她到客厅叙谈。原来，这位女士的丈夫霍特是英国的古玩收藏家。20多年前，夫妇俩高价买进了几件中国战国时代的陶器。经专家鉴别，均属真品，而今天却出现和自己珍藏的那件完全一样的壶，使她疑惑起来：世界上哪里会有两件完全一样的古物呢？

这两件陶壶究竟哪件是真，哪件是假，直到1972年，英国牛津大学考古学术史研究室用鉴定陶瓷真假的最新方法——热释光法，对它们的烧制年代进行科学测定后，才使真仿之谜彻底揭开。原来这两件陶壶全属赝品。热释光法是怎样测定古陶年代的呢？因为烧制陶器的均是黏土，故大多数都含微量天然放射性物质铀，以及一定数量的石英、长石等结晶体。晶体受到放射性物质产生的射线辐照后，会把一部分辐射能贮藏在晶体中。当陶器加热到一定温度时，贮藏的辐射能就以微弱的光的形式放出来，这就是热释光。它大部分是可见光，但发光量极其微弱，必须用高灵敏度的仪器才能把它检测出来。陶器在烧制时，经过700℃～1000℃的高温，它在烧制时晶体中贮藏的辐射能全部变成光而消失了。所以，刚烧好的陶器，热释光等于零。但陶器中的放射性物质是烧不掉的。从器物烧成那天开始，陶器中的晶体又重新把射线提供的辐射能贮藏起来，年代越久，贮存的能量越多，产生的热释光的量也就越多。因此，也有人把这个方法叫“热释光时钟”。热释光测定技术，是近些年才发展起来的。它主要用于两个方面：一是测定发掘出土的陶器的烧制年代；二是用于鉴定陶瓷艺术品的真伪。

热释光鉴定真伪的特性要求不像测定出土陶器的年代那么高，因此方法可以大大简化，甚至在几个小时内就能完成。有些国家已利用这种方法进行海关出口鉴定；有的博物馆的馆藏文物必须附有热释光鉴定书。

热释光是上世纪六十年代兴起的一项考古、地质检测技术。几十年来的实验，在考古检测方面是一个很好的科技手段。它是利用晶体在受到辐射作用后积蓄起来的能量，在加速过程中以光的形式重新释放出来而测试纪年的。石英晶体有较长的半衰期（109年），可把它们视为每年提供大小恒定的固定照射剂量的放射源。陶瓷中的矿物晶体如石英、长石、方解石等晶格缺陷受到上述放射性核素发出的αβγ等射线放射时会产生自由电子，这些电子则被晶陷俘获积蓄起来。在石英、长石晶粒被加热到一定时，这些俘获电子会从晶陷中逃离出来，并以发光的形式释放能量，这就是热释光。一件陶器样品加热时发射的热释光越强，其年代越长. 反之则短。陶器在烧制时经过了 500?以上的高温，粘土中的矿物晶体，释放原先贮藏的热释光。释放完后，又继续接受贮藏大小恒定的固定辐射能。这些辐射能是在陶器烧成后开始增加的，可以作为陶器年龄的标志。热释光测试的是器物最近一次受热以来经历的时间。每个陶器的内部放射性物质含量和外部提供的辐射剂量不同。埋藏地下周围土壤的放射性射线对陶器的作用又不同。因此既要测定器物各自的年剂量，陶器内部的放射性物质提供的αβ 剂量，又要测试埋藏土壤提供的 γ 剂量和宇宙空间提供的宇宙射线年剂量四部分，然后才能进行综合计算。热释光测年法的优点是：测试准确度比较高。测试 2000年以内的物品，绝对误差可以小于 100 年，在最理想的条件下可将误差缩小到 5 ﹪。热释光测年法的缺点是：一、钻孔取样对器物有一定的损伤。二、对测试条件要求比较严格，在不符合测试条件时误差可能会大到90% ，得出相反的结论。应该说，用在考古研究，能够保证全面了解掌握取样周围环境条件的情况下，基本都是准确的。用在收藏测量上有准有不准。用在古陶器检测上比较准确，用在瓷器上有准有不准。比如有元青花梅瓶经热释光检测结论 13-14 世纪，有的经检测600 年。但也有人送检出土元青花结论 50一般来说，热释光检测陶器比较准确，这不仅是因为陶器烧成温度较低，内含的石英等矿物颗粒并不融化，而且出土后一般不会采用高温煮洗等方式，环境变化不太大。因此测量较准。而瓷器则不同，经高温烧成后内含的石英颗粒等矿物晶体已融化重新组合，样品采集后会有石英含量不足，无法得出检测结论的情况；出土环境不同，出土后有的为了除去牢固的附着物而用去污药水浸泡，甚至加热煮沸清洗都是常见的事。这种情况下有的不适于做热释光检测，虽然出土的老物检测也会是不到50年，有的虽然可检测，但检测人员无法搞清环境条件，不能设置正确的计算数据和方法，结果也会出错。因此，热释光是一种好的检测方式，实事求是的说在检测瓷器的时候他的缺陷也不容忽视。大约在下列几种情况下热释光检测法是无效的，甚至是相反的：? 检品曾经高温蒸煮清洗的或曾遇有其他高温条件的，热释光检测无效，老物会检测成新物。? 检品曾经作过釉面光照测试的，热释光检测结果可能混乱而不正确，新物会检测成老物。? 检品出土条件特殊而无法得知，检测人员无法正确设置检测和计算数据或常量的，检测结果可能不正确。?检测部位经过修补的，检测结论会出错（老物用新料修补的部位，和新物用老料修补的部位都会做出相反的错误结论。而现代修复高手修复的部位是没有相当目鉴经验的机测人员看不出来的）一个负责任的检测人员应该把这些向送检者讲清楚，大家也应该了解这种情况，才能正确的认识和使用热释光检测方法，达到准确的检测目的。

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