radioaktív bomlásszerkesztés
példa egy radioaktív bomlási láncra az ólomból-212 (212Pb) az ólomhoz-208 (208pb) . Minden szülő nuklid spontán bomlik egy lánya nuklid (a bomlástermék) keresztül α bomlás vagy β− bomlás. A végső bomlástermék, az ólom-208 (208pb) stabil, és már nem képes spontán radioaktív bomlásnak alávetni magát.
minden közönséges anyag kémiai elemek kombinációiból áll, mindegyik saját atomszámmal rendelkezik, jelezve az atommagban lévő protonok számát., Továbbá, az elemek különböző izotópokban létezhetnek, egy elem minden izotópjával, amely különbözik a magban lévő neutronok számától. Egy adott elem egy adott izotópját nuklidnak nevezik. Egyes nuklidok eredendően instabilak. Vagyis egy ilyen nuklid atomja valamikor radioaktív bomláson megy keresztül, és spontán átalakul egy másik nukliddá. Ez a transzformáció többféle módon is megvalósítható, beleértve az alfa-bomlást (alfa-részecskék kibocsátása) és a béta-bomlást (elektronkibocsátás, pozitron emisszió vagy elektronrögzítés)., Egy másik lehetőség a spontán hasadás két vagy több nuklidba.
Míg a pillanatban, amelyben egy adott atommag bomlik kiszámíthatatlan, a gyűjtemény atomok egy radioaktív nuclide bomlik exponenciálisan sebességgel által leírt egy paraméter ismert, mint a half-life, általában az adott egység évvel tárgyalásakor társkereső technikák. Egy felezési idő letelte után a szóban forgó nuklid atomjainak fele “lánya” nuklidra vagy bomlástermékre bomlik., Sok esetben maga a lány nuklid radioaktív, ami bomlási láncot eredményez, végül egy stabil (nem radioaktív) lány nuklid képződésével végződik; az ilyen lánc minden lépését különálló felezési idő jellemzi. Ezekben az esetekben, általában a radiometrikus érdeklődés felezési ideje társkereső a leghosszabb a láncban, ami a sebességkorlátozó tényező a radioaktív nuklid végső átalakulásában stabil lányává. Izotópos rendszerek, amelyeket kihasználva radiometrikus társkereső van felezési kezdve csak mintegy 10 évek (pl.,, trícium) több mint 100 milliárd évre (pl. szamárium-147).
a legtöbb radioaktív nuklid esetében a felezési idő kizárólag a nukleáris tulajdonságoktól függ, és lényegében állandó. Ez azért ismert, mert a különböző technikákkal mért bomlási állandók az analitikai hibákon belül konzisztens értékeket adnak, és ugyanazon anyagok kora az egyik módszertől a másikig konzisztens. Ezt nem befolyásolják olyan külső tényezők, mint a hőmérséklet, a nyomás, a kémiai környezet vagy a mágneses vagy elektromos mező jelenléte., Az egyetlen kivétel radionuklidok esetében, hogy a bomlás folyamata által electron capture, mint a berillium-7, stroncium-85, illetve cirkónium-89, akinek a bomlási sebesség csökkenhet a helyi elektron sűrűség. Az összes többi nuklid esetében az eredeti nuklid aránya a bomlástermékeihez kiszámítható módon változik, mivel az eredeti nuklid idővel bomlik.
Ez a kiszámíthatóság lehetővé teszi, hogy a kapcsolódó nuklidok relatív bőségét óraként használják az eredeti nuklidok anyagba történő beépítésének idejének mérésére., A természet kényelmesen olyan radioaktív nuklidokat biztosított nekünk, amelyek felezési ideje lényegesen hosszabb, mint az univerzum kora, kevesebb, mint egy zeptoszekundum. Ez lehetővé teszi az életkor nagyon széles skálájának mérését. A nagyon hosszú felezési idővel rendelkező izotópokat “stabil izotópoknak” nevezik, a nagyon rövid felezési idővel rendelkező izotópokat “kihalt izotópoknak” nevezik.,”
bomlási állandó meghatározásszerkesztés
a radioaktív bomlási állandó, annak valószínűsége, hogy egy atom évente bomlik, a radioaktivitás közös mérésének szilárd alapja. Egy kor (és egy nuklid felezési ideje) meghatározásának pontossága és pontossága a bomlásállandó mérés pontosságától és pontosságától függ. A növekedési módszer egy módszer a rendszer bomlási állandójának mérésére, amely magában foglalja a lánya nuklidok felhalmozódását., Sajnos a nagy bomlási állandókkal rendelkező nuklidok esetében (amelyek hasznosak a nagyon régi minták megismeréséhez), hosszú ideig (évtizedek) elegendő bomlásterméket kell felhalmozni egyetlen mintában, hogy pontosan megmérjék őket. A gyorsabb módszer magában foglalja a részecske-számlálók használatát az alfa, béta vagy gamma aktivitás meghatározására, majd ezt elosztva a radioaktív nuklidok számával. Nehéz és drága azonban pontosan meghatározni a radioaktív nuklidok számát. Alternatív megoldásként a bomlási állandókat az ismert korú kőzetek izotóp adatainak összehasonlításával lehet meghatározni., Ez a módszer megköveteli, hogy az izotóprendszerek legalább egyikét nagyon pontosan kalibrálják, például a Pb-Pb rendszert.
radiometrikus adatok Pontosságaszerkesztés
radiometrikus randevúkban használt termikus ionizációs tömegspektrométer.
Az alapvető egyenlet a radiometrikus társkereső előírja, hogy sem a szülő nuclide, sem a lánya termék írja be vagy hagyja, hogy az anyag után a formáció., Figyelembe kell venni a szülő és lánya izotópok szennyeződésének lehetséges zavaró hatásait, csakúgy, mint az ilyen izotópok elvesztésének vagy nyereségének hatásait a minta létrehozása óta. Ezért elengedhetetlen, hogy minél több információ álljon rendelkezésre a keltezett anyagról, és ellenőrizze a változtatás lehetséges jeleit. A pontosság fokozódik, ha a méréseket több mintán végzik a sziklatest különböző helyeiről., Alternatív megoldásként, ha ugyanabból a mintából több különböző ásványi anyag származhat, és azt feltételezik, hogy ugyanazon esemény képezi, és amikor kialakultak, egyensúlyban voltak a tározóval, izokront kell képezniük. Ez csökkentheti a szennyeződés problémáját. Az urán-ólomban társkereső, a concordia diagramot használják, amely szintén csökkenti a nuklid veszteség problémáját. Végül, korreláció a különböző izotópos társkereső módszereket lehet szükség, hogy erősítse meg a kor egy minta. Például a nyugat-grönlandi Amitsoq gneisses kora 3, 60 ± 0 volt.,05 Ga (milliárd évvel ezelőtt) urán–ólom társkereső és 3.56 ± 0.10 Ga (milliárd évvel ezelőtt) segítségével ólom–ólom társkereső, eredmények, amelyek összhangban vannak egymással.,:142-143
Pontos radiometrikus társkereső általában előírja, hogy a szülő egy elég hosszú felezési, hogy jelen lesz a jelentős összegű, a mérés időpontjában (kivéve az alább leírtak szerint a “Társkereső rövid életű kihalt radionuklidok”), a half-life-a szülő pontosan ismert, pedig elég, a lányom terméket állítanak elő, hogy pontosan mért, majd különböztetni a kezdeti összeg a lánya jelen van az anyag. A szülő és lánya nuklidok izolálására és elemzésére alkalmazott eljárásoknak pontosnak és pontosnak kell lenniük., Ez általában izotóp-arányú tömegspektrometriával jár.
egy társkereső módszer pontossága részben az érintett radioaktív izotóp felezési idejétől függ. Például a carbon-14 felezési ideje 5730 év. Miután egy szervezet 60 000 éve halott, olyan kevés szén-14 marad, hogy a pontos randevúk nem állapíthatók meg. Másrészt a szén-14 koncentrációja olyan meredeken esik le, hogy a viszonylag fiatal maradványok kora pontosan néhány évtizeden belül meghatározható.,
lezárási hőmérsékletszerkesztés
a lezárási hőmérséklet vagy a blokkolási hőmérséklet azt a hőmérsékletet jelenti, amely alatt az ásvány a vizsgált izotópok zárt rendszere. Ha egy olyan anyagot, amely szelektíven elutasítja a lánya nuklidot, e hőmérséklet fölé melegítik, az idő múlásával felhalmozódott lány nuklidok elvesznek a diffúzió révén, az izotópos “óra” nullára történő visszaállítása. Ahogy az ásvány lehűl, a kristályszerkezet kezd kialakulni, az izotópok diffúziója pedig kevésbé egyszerű., Bizonyos hőmérsékleten a kristályszerkezet eléggé kialakult, hogy megakadályozza az izotópok diffúzióját. Így egy lassan lehűlő magmás vagy metamorf kőzet vagy olvadék nem kezd mérhető radioaktív bomlást, amíg a lezárási hőmérséklet alá nem hűl. Az a kor, amelyet radiometrikus módszerrel lehet kiszámítani társkereső tehát az az idő, amikor a kőzet vagy az ásványi anyag lehűlt a lezárási hőmérsékletre. Ez a hőmérséklet minden ásványi és izotópos rendszer esetében változik, így egy rendszer egy ásvány számára lezárható, de a másik számára nyitva áll., A különböző ásványok és/vagy izotóprendszerek (eltérő lezárási hőmérsékletekkel) ugyanazon kőzeten belüli randevúja lehetővé teszi a kérdéses szikla termikus történetének nyomon követését az idővel, így a metamorf események története részletesen megismerhető. Ezeket a hőmérsékleteket kísérletileg határozzák meg a laborban a minta ásványi anyagok mesterséges visszaállításával magas hőmérsékletű kemence segítségével. Ezt a mezőt termokronológiának vagy termokronometriának nevezik.,
The age equationEdit
Lu-Hf isochrons plotted of meteorit samples. Az életkor az izokron (vonal) lejtéséből, az eredeti összetételből az izokron elfogásából az y tengelyből származik.,
A matematikai kifejezés, amely kapcsolódik a radioaktív bomlás, hogy a földtani idő
D* = D0 + N(t) (eλt − 1)
, ahol a
t kor a minta, D* száma atomok a radiogenic lánya izotóp a minta, D0 száma atomok a lánya izotóp az eredeti vagy az eredeti kompozíció, N(t) száma atomok a szülő izotóp a minta a t időpontban (a jelen) által adott N(t) = Noe-λt, illetve λ a bomlási állandó, a szülő izotóp, egyenlő az inverz radioaktív felezési a szülő izotóp-szor a természetes logaritmusát 2.,
az egyenletet leginkább az n(t) mért mennyiséggel fejezzük ki, nem pedig az állandó kezdeti értékkel.
számítani a korban, feltételezhető, hogy a rendszer zárt (sem a szülő, sem a lánya nem izotópok elveszett a rendszer), D0 vagy elhanyagolható vagy lehet pontosan megbecsülni, λ ismert, hogy egy nagy pontosságú, valamint az egyik, pontos, precíz mérések D* N(t).
a fenti egyenlet felhasználja a szülő és lánya izotópok összetételére vonatkozó információkat abban az időben, amikor a vizsgált anyag lehűlt a zárási hőmérséklete alatt., Ez jól megalapozott a legtöbb izotópos rendszer esetében. Az izokron felépítése azonban nem igényel információt az eredeti kompozíciókról, csupán a szülő és lánya izotópok jelenlegi arányát használva egy standard izotóphoz. Egy izokron-parcellát használnak a koregyenlet grafikusan történő megoldására, valamint a minta korának és az eredeti összetételnek a kiszámítására.