一、什么是碳14？

在数以千计的核素之中，大宝贝碳14深受科学家的喜爱。因为它既作为有机物的碳元素成员之一广泛存在生物体中，又具有放射性可用于示踪。在考古、医学、工业、环境监测等方面都能大展身手。比如说：

三星堆遗址出土的高大的青铜神像、青铜神树，精致的金面罩、金杖，以及大玉璋、象牙……与人们印象里的历朝文物有着巨大差别，加上至今未发现文字或相关文字记载，让人难以琢磨这片神秘文明究竟来自多么遥远的过去。

三星堆黄金面罩

2021年3月，专家对三星堆遗址6个坑的73份生物化石炭屑样品使用碳14测年法进行了分析，推断三星堆4号坑距今约3200年至3000年，属于商代晚期。

那么，什么是碳14测年法呢？

三星堆生物化石文物

碳14测年，又称“碳—14年代测定法”或“放射性碳定年法”，是根据碳14的衰变程度来计算出样品距今大概年代的一种测量方法，这一原理通常用来测定古生物化石的年代。

碳是生命体的基本元素之一，作为碳的一种同位素，碳14在碳元素中有一个固定的含量比。只要生命在继续，动植物就会在新陈代谢中源源不断地吸收和排出碳14，所以生命体内部的碳14含量可视为基本维持不变的。当生物死亡之后，一切生命活动都停止了，体内的碳14便无法再从地球环境中得到补充。从这一刻开始，每经过碳14的半衰期5700多年，生物体内碳14的数量就会减半。

当考古学家从地下发掘出文物后，他们会通过精密仪器测量生物化石，确定其中碳14的含量。将文物中碳14的含量与当前自然界中活的生命体内碳14含量进行对比分析，通过简单的计算，看生物体内碳14的数量减少了多少，便可反推出文物存在的大致年代。利用这种方法，可以鉴定距今大约5万年的文物。

1949年碳14测年法的祖师爷Willard Libby和Arnold完成了已知年龄的考古和地质样品的测定，宣告碳14测年法的创建成功，轰动了整个考古学界和地质学界。Libby也因此在1960年获得了诺贝尔奖。

诺贝尔奖章

在医学上，幽门螺杆菌与多种胃病、胃癌密切相关，可谓“臭名昭著”。幽门螺杆菌可通过粪口途径、口口途径传播，一起吃饭的家庭成员之间也具备互相传染的可能性。

担心被幽门螺杆菌感染了，该如何检测呢？一种常用的方法就是碳14尿素呼气试验，这种无创检查操作方便、准确率高、没有痛苦，很受欢迎。

碳14尿素呼气试验是如何测出幽门螺杆菌的呢？

幽门螺旋杆菌可以产生尿素酶，会将碳14尿素分解为含有碳14的二氧化碳，通过肺排出。在服用完碳14尿素胶囊之后，只要将呼出的气体收集起来， 检测其中是否含有碳14的二氧化碳， 就能够准确判断胃内是否受到幽门螺旋杆菌的感染。碳14呼气试验阳性的患者就说明病人有幽门螺旋杆菌感染，需要及时进行治疗。

幽门螺旋杆菌的危害

二、碳14的测量利器—液体闪烁计数器

碳14在各行各业“大显身手”，究竟碳14的含量是怎么测量出来的呢？

碳14自发衰变产生低能量的b射线，许多常用的辐射探测器难以准确的测定碳14的量。目前用于碳14测量的仪器主要有流气式正比计数器、加速器质谱仪及液体闪烁计数器等，其中液体闪烁计数器的工作原理在探测低能b射线上具有很大的优越性：

19世纪40年代末，雷诺教授及其同事发现某些有机物质经稀释后，可以吸收放射性核素辐射粒子的能量，形成激发的有机闪烁体分子。而这些有机闪烁体分子可以经过特殊的退激处理，期间会产生荧光，这些荧光的亮度和最初吸收到的辐射能量有关，近似成线性关系, 即放射性同位素的量越多, 在闪烁体上引起闪光的次数就越多，也就可以通过光电探测手段测量放射性大小。

液体闪烁计数器

这种液体状态的有机物质就称为“闪烁液”，相应的测量仪器就叫做“液体闪烁计数器”，对于低能β射线的敏感性远高于其他类型的辐射探测器，是准确测量碳14放射性活度、进而推算出样品中碳14含量的性价比高的方法。

三、液体闪烁计数器能测得准吗？

液体闪烁计数器需要测量一个个荧光，这么微弱，能测得准吗？

测准的首要前提是液体闪烁计数器的量值必须溯源，也就是说液体闪烁计数器的主要的性能参数如本底计数率、探测效率、重复性等需要定期的计量校准，校准必须按照国家计量技术规范—JJF1480-2014《液体闪烁计数器校准规范》进行。

JJF1480-2014《液体闪烁计数器校准规范》由上海市计量测试技术研究院主要起草制定，对液体闪烁探测器的校准项目与方法作了详细的规定，其中就包括了液体闪烁探测器对碳14核素的探测效率校准方法。

随着科学的进步，人类通过研制精准的测量仪器和研究可靠的校准方法，就能让更多像碳14这样的“宝贝”核素，更好地服务于我们的生活。