C-14 (Carbon Dating Lab) – Ongkharak

ห้องปฏิบัติการหาอายุตัวอย่างด้วยวิธีคาร์บอน-14

Radiocarbon (14C) Dating

  1. เทคนิคในการวิเคราะห์

1.1 เทคนิคการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง (Direct Absorption) ASTM D6866-08a

1.2 เทคนิคการสังเคราะห์สารประกอบเบนซีน (Benzene Synthesis) ASTM D6866-18c

 เครื่องมือ

2.1 เทคนิคการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง (Direct Absorption)

  • ระบบสุญญากาศสำหรับการเตรียมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ (CO2 Gas Preparation)
  • ระบบสุญญากาศสำหรับการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2 Direct Absorption Line)
  • เครื่องวัดรังสีแบบเรืองแสงในของเหลว (Liquid Scintillation Counter)
  • โปรแกรมสำหรับวิเคราะห์อายุตัวอย่าง

2.2 เทคนิคการสังเคราะห์เบนซีน (Benzene Synthesis)

  • ระบบการเปลี่ยนคาร์บอนในตัวอย่างให้อยู่นรูปแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์
  • ระบบการเปลี่ยนแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เป็นแก๊สอะเซทิลีน
  • ระบบการเปลี่ยนแก๊สอะเซทิลีนเป็นสารประกอบเบนซีน
  • เครื่องวัดรังสีแบบเรืองแสงในของเหลว (Liquid Scintillation Counter)
  • โปรแกรมสำหรับวิเคราะห์อายุตัวอย่าง

 วัตถุประสงค์

      วิเคราะห์หาอายุตัวอย่าง (Dating) และปริมาณสารชีวมวล (Bio content) ด้วยวิธีคาร์บอน-14

ระบบการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง (Direct Absorption)

ระบบสังเคราะห์สารประกอบเบนซีน (Benzene Synthesis)

เครื่องวัดรังสีแบบเรืองแสงในของเหลว และโปรแกรมสำหรับวิเคราะห์อายุตัวอย่าง

  1. สถานที่

อาคาร 3 สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) อ.องครักษ์ จ.นครนายก

  1. ชื่อผู้ติดต่อ

5.1 Direct Absorption      นายเกียรติพงษ์  คำดี

5.2 Benzene Synthesis    นางสาวนิชธิมา  เอื้อพูนผล

 

  1. วิธีการวิเคราะห์

      การตรวจหาอายุตัวอย่างด้วยวิธีคาร์บอน-14 เป็นการวิเคราะห์หาอายุของตัวอย่างโดยต้องผ่านกระบวนการเปลี่ยนคาร์บอนในตัวอย่างให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ และเปรียบเทียบกับกัมมันตภาพรังสีของสารมาตรฐาน ซึ่งสารมาตรฐานที่นิยมใช้อยู่ในปัจจุบัน คือ กรดออกซาลิก และ ANU Sucrose

จากกฎการสลายของธาตุกัมมันตรังสี สามารถนำมาใช้ในการหาอายุของวัตถุโบราณ ดังแสดงในสมการ

t = 8033 ln(A0/At)

ตารางที่ 1 ปริมาณของตัวอย่างชนิดต่าง ๆ ที่จะนำมาหาอายุหรือปริมาณสารชีวมวลได้

ชนิดของตัวอย่าง

ปริมาณต่ำสุดของตัวอย่างที่ใช้ในการวิเคราะห์ (กรัม)

สำหรับเทคนิคการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง

สำหรับเทคนิคการสังเคราะห์สารประกอบเบนซีน

พลาสติก

10

5

ถ่าน

10

อยู่ระหว่างศึกษาวิจัย

ไม้

30

อยู่ระหว่างศึกษาวิจัย

เปลือกหอย

50

อยู่ระหว่างศึกษาวิจัย

กระดูก

500

อยู่ระหว่างศึกษาวิจัย

น้ำบาดาล (ตะกอน)

500

อยู่ระหว่างศึกษาวิจัย

หมายเหตุ ปริมาณตัวอย่างที่แสดงดังตารางเป็นปริมาณหลังจากที่แยกสิ่งปนเปื้อนต่าง ๆ ออกแล้ว

รูปแบบการรายงานผลค่าอายุของคาร์บอน-14 แสดงได้ 2 ลักษณะ ได้แก่

      1) รายงานเป็นจำนวนปีนับจากเวลาปัจจุบัน หรือ ปี, B.P. (year, before present) ซึ่งหมายถึงอายุเป็นจำนวนปีก่อนคริสตศักราช 1950 ช่วงอายุของตัวอย่างที่สามารถทำการวิเคราะห์ได้อยู่ระหว่าง 200 – 40,000 ปี และถ้าหากค่าอายุมีค่าต่ำกว่า 200 ปี จะรายงานผลเป็น modern carbon

      2) รายงานในรูปของ percent modern carbon (pmc) ซึ่งเป็นการรายงานที่เหมาะสมสำหรับตัวอย่างประเภทพลาสติกชีวภาพ ที่ต้องการทราบปริมาณสารชีวมวล (biobased content)

 

 

  1. ข้อจำกัด

7.1 ต้องมีปริมาณตัวอย่างได้อย่างน้อย ตามที่ระบุในตารางที่ 1 เพื่อให้มีปริมาณคาร์บอนเพียงพอในการทดสอบ

7.2 ความคลาดเคลื่อนในการกำหนดอายุที่ได้จากการนับรังสีคาร์บอน-14 ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่าง ๆ ได้แก่

      1) ความรู้คุณสมบัติของวัตถุตัวอย่าง

      2) ส่วนประกอบของวัตถุตัวอย่าง

      3) แหล่งที่มาของวัตถุตัวอย่าง เนื่องจากวัตถุที่นำมาวิเคราะห์จะผ่านกระบวนการทาง  ธรรมชาติทั้งการกัดกร่อน การทำลายโครงสร้าง และการเจือปนจากสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารอินทรีย์หรือรากไม้ที่อายุน้อยกว่าทำให้ตัวอย่างมีอายุน้อยกว่าความเป็นจริง หรือทางกลับกันการปนเปื้อนน้ำมันหล่อลื่นจากเครื่องมือที่ใช้ในการเก็บตัวอย่างก็จะทำให้ตัวอย่างมีอายุมากกว่าความเป็นจริง

      4) กระบวนการเตรียมตัวอย่างทั้งทางกายภาพ (physicals pretreatment) และทางเคมี (chemicals pretreatment) ก่อนเริ่มกระบวนการวิเคราะห์ที่ต้องแยกสิ่งปนเปื้อนออกให้หมด

      5) การเกิดปฏิกิริยา Isotope fractionation