C-14 (Carbon Dating Lab)

ห้องปฏิบัติการหาอายุตัวอย่างด้วยวิธีคาร์บอน-14

Radiocarbon (¹⁴C) Dating

เทคนิคในการวิเคราะห์

1.1 เทคนิคการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง (Direct Absorption) ASTM D6866-08a

1.2 เทคนิคการสังเคราะห์สารประกอบเบนซีน (Benzene Synthesis) ASTM D6866-18c

เครื่องมือ

2.1 เทคนิคการดูดซึมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์โดยตรง (Direct Absorption)

ระบบสุญญากาศสำหรับการเตรียมแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ (CO₂Gas 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

สถานที่

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

ชื่อผู้ติดต่อ

5.1 Direct Absorption นายเกียรติพงษ์ คำดี

5.2 Benzene Synthesis นางสาวนิชธิมา เอื้อพูนผล

วิธีการวิเคราะห์

การตรวจหาอายุตัวอย่างด้วยวิธีคาร์บอน-14 เป็นการวิเคราะห์หาอายุของตัวอย่างโดยต้องผ่านกระบวนการเปลี่ยนคาร์บอนในตัวอย่างให้เป็นสารประกอบอินทรีย์ และเปรียบเทียบกับกัมมันตภาพรังสีของสารมาตรฐาน ซึ่งสารมาตรฐานที่นิยมใช้อยู่ในปัจจุบัน คือ กรดออกซาลิก และ ANU Sucrose

จากกฎการสลายของธาตุกัมมันตรังสี สามารถนำมาใช้ในการหาอายุของวัตถุโบราณ ดังแสดงในสมการ

t = 8033 ln(A₀/A_t)

ตารางที่ 1 ปริมาณของตัวอย่างชนิดต่าง ๆ ที่จะนำมาหาอายุหรือปริมาณสารชีวมวลได้

ชนิดของตัวอย่าง	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)

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

จัดทำโดย: นิชธิมา เอื้อพูนผล