哪些元素可以用于考古？
碳14是碳的放射性同位素，最早发现于1940年。由宇宙射线撞击空气中的氮原子产生，半衰期约为5730年。衰变方式为β衰变，碳14原子转化为氮原子。
因为它的半衰期是5730年，而碳是有机物的元素之一，所以我们可以通过死亡生物体内残留的碳14来推断它的年龄。当生物需要呼吸时，其体内的碳含量几乎不变。当他们死亡时，他们会停止呼吸，而此时，他们体内的碳含量会开始减少。因为自然界中碳同位素的比例一直很稳定，所以人们可以通过测量一件古董的碳含量14来估算它的大概年代。这种方法被称为碳年代测定法。
而碳14测年法测得的年龄有相当大的误差。所以如果被测对象比较现代，相对误差也比较大。另一方面，碳14的测定也可能受到火山喷发等自然因素的影响。所以，如果没有其他的断代方法可以查的话，仅仅依靠碳14的断代数据是完全不靠谱的。
自然界中碳的同位素有三种，分别是稳定同位素12C、13C和放射性同位素14C。14C的半衰期是5730。14C的应用主要有两个方面:一是考古中生物死亡年龄的确定，即放射性断代；其次，利用14C标记的化合物作为示踪剂，探索化学和生命科学中的微观运动。
第一，利用宇宙射线产生的放射性同位素碳-14来确定碳质物质的年龄，称为碳-14定年。著名考古学家夏鼐先生高度评价了碳-14在断代考古中的作用:“由于碳-14断代方法的采用，不同地区的各种新石器文化有了一个与时间相关的框架，中国的新石器考古也因其确切的年代顺序而进入了一个新时代。
那么，碳-14测年法是如何确定古代遗迹的年代的呢？
原来宇宙射线可以在大气中产生放射性碳——14，它可以与氧气结合形成二氧化碳，然后进入所有的活组织，先被植物吸收，再被动物掺入。植物或动物只要活着，就会不断吸收碳-14，并在体内保持一定水平。生物体死亡后会停止呼吸碳-14，其组织中的碳-14开始衰变，半衰期为5730年，逐渐消失。只要确定了剩余放射性碳-14的含量，就可以推断出任何含碳物质的年龄。
碳-14测年法可分为常规碳-14测年法和加速器质谱碳-14测年法。当时利比发明了常规的碳-14测年法。自1950以来，这种方法的技术和应用在国际上取得了显著的进步，但其局限性也是显而易见的，即必须使用大量的样品，必须花费较长的测量时间。由此，发展了加速器质谱碳-14测年技术。
加速器质谱碳-14测年法具有明显的独特优势。一是样品用量少，只需1 ~ 5 mg样品，如一小块织物、骨屑、古陶瓷表面的微量碳粉或气孔都可以测量；而常规的碳-14测年法需要1 ~ 5g样品，相差三个数量级。二是灵敏度高，测量同位素比值的灵敏度可达10-15至10-16；常规的碳-14测年法与之相差5 ~ 7个数量级。三是测量时间短，测量现代碳只需10 ~ 20分钟，精度1%；常规的碳-14测年法需要12 ~ 20小时。
正是由于上述优点，加速器质谱碳-14测年法自问世以来，就受到了考古学家、古人类学家和地质学家的重视，并得到了广泛的应用。可以说加速器质谱碳-14测年法是测定5万年以内文物样品准确度最高的方法。
1.碳14是碳的放射性同位素，首次发现于1940年。由宇宙射线撞击空气中的氮原子产生，半衰期约为5730年。衰变方式为β衰变，碳14原子转化为氮原子。
2.因为碳14的半衰期是5730年，而碳是有机物的元素之一，活着的时候，因为需要呼吸，体内碳14的含量基本不变，活着的人死后会停止呼吸，这时，体内的碳14开始减少。人们可以通过测量一件古董的碳含量14来估计它的大概年代。这种方法被称为碳年代测定法。
(一)断代原则
自然界有三种碳同位素，它们的重量比为12: 13: 14，分别为碳-12 (C12)。碳-18(c 18)；碳-14(C14)表明它们的含量比为98.9:1.1:10-10。前两种是稳定同位素，只有碳-14是放射性的，也叫放射性。碳C14经β粒子辐射后转变为N14，半衰期为5730±40年。反应式为:C14→N14+β-1。
C14的半衰期只有5000多年，而地球已经存在了几十亿年。然而，自然界中存在一定水平的放射性碳。为了使C14的产生和衰变保持平衡状态，维持一定水平，必须有一个来源。这个源在高层大气中，宇宙中子在那里与大气氮核反应生成C14。是C14方法的创始人W.F.Libby发现了这一自然现象，并通过实验加以证实。受到宇宙射线和人工核反应研究的启发，他认为自然界存在产生C14的条件，并且有可能探测到。经过仔细的检查和计算，他解决了实验中低能低本底测量的技术难题，测量了天然C14。从而建立了C14的测年方法。
最初，来自外界的宇宙射线与大气相互作用产生宇宙射线中子。碳-14是宇宙射线中子与大气中的氮核发生核反应产生的；
0n1+7n14→⒍c14+1h1
这个反应是在高空完成的。新生碳原子不能长期自由存在于大气环境中，一般与氧结合生成C14O2。C14O2的化学性质与原本存在于大气中的CO2的化学性质相同，因此它必须与原本的CO2混合才能参与自然界中碳的交换循环。
植物通过光合作用将CO2结合到植物组织中，动物以植物为食，使得生物界混杂C14。动物排泄死亡，植物腐烂沉积，使C14进入土壤，大气接触广阔的海面，CO2与碳酸盐和溶解在海水中的CO2进行交换，所以海水、海洋生物和海底沉积物中都含有C65438。因此，所有与大气中的CO2直接或间接交换的碳质材料都含有C14。
这种产生C14的自然现象存在已久。同时C14按照5730年的半衰期衰减，C14在这类碳中的水平必然达到平衡值。因为自然界中碳的交换周期相当快，所以与大气交换的各种物质在著名的C14水平上基本相同。
利用C14的这种自然现象到处都可以沿用至今。比如陆生生物和海洋生物腐烂的C14，由于一生中与大气的频繁交换，往往可以得到补充，但一旦停止交换(如死亡和沉积)，其C14将得不到补充，C14的水平会因腐烂而降低，每5730年降低到原来水平的一半。因此，通过比较C14的现有放射性水平与其原始放射性水平，我们可以计算出死亡或停止交换的年龄。当然，几千年或几万年前处于交换状态的动植物的放射性水平是无法测量的，但如果我们假设这种产生C14的自然现象几万年来没有变化，我们就可以把全世界处于交换平衡状态的动植物的放射性水平作为标本的原始放射性水平。
放射性衰变规律可以用数学公式表示，标本年龄的计算公式如下:
A=τln No/NA
答:标本年龄
τ: C14平均寿命
NA:样本的现有放射性。
否:样本的原始放射性
C14的平均寿命是一个常数，通过实验测量No和NA可以计算出标本的年龄。
这就是C14测年的原理，因为这种方法是基于原子核的变化。这种变化不受周围环境物理化学条件的影响，C14 (5730)的半衰期适用于几千年到几万年的标本测年。此外，一些含碳物质，如木头、草、骨头、贝壳等动植物遗骸，在古遗址中也无处不在。因此，自1950年C14方法建立以来，它就成为一种强有力的测年方法，并被广泛应用于史前考古和晚第四纪地质。
(2)测量技术
C14的测年方法在技术上不同于一般的放射性同位素测量，其特点是弱放射性和低能。天然碳中C14的含量只有1.2×10-10%，每克碳的放射性只有几皮居里，即每分钟约10。放射性也会迅速下降，比如两万年以上的标本计数率会下降到每分钟不到一次。针对这种情况，必须专门设计一种低背景、低能量β射线的高效探测器，将标本中的碳制成探测器的一部分，在专门的屏蔽室中进行测量。比如标本中的碳会在计数管中用气体法完全转化为计数气体，闪烁液的溶剂用液体法完全转化。这些基本要求决定了C14年的测定必须有完整的实验室，包括化学处理和标本制备的系统，完善的屏蔽设备，专用的探测器和稳定的能长期工作的电子测量系统，只有经过精心操作，数据才能准确可靠。