近日，杭州高等研究院環(huán)境與氣候變化研究團隊在光學(xué)領(lǐng)域頂級期刊Optics Express發(fā)表題為Laser spectroscopy applied in radiocarbon dating with the bomb peak的研究成果，創(chuàng)新采用飽和吸收腔衰蕩光譜(SCAR)技術(shù)，聯(lián)合意大利ppqSense公司成功研制新型激光檢測系統(tǒng)，在全球首次實現(xiàn)激光光譜技術(shù)對C-14同位素的高精度測年突破。
此研究聚焦“爆炸峰測年”這一特殊場景——20世紀中葉全球核試驗形成的14C濃度的特征曲線，將SCAR技術(shù)另辟蹊徑，通過直接測量14CO2分子光譜吸收強度實現(xiàn)14C濃度測定，從而實現(xiàn)樣品測年。相較于造價逾千萬元、維護復(fù)雜的AMS系統(tǒng)，本技術(shù)無需復(fù)雜且耗時的石墨化樣品制備流程，大大降低了測量成本。
為驗證技術(shù)的可靠性，選取多維度樣本開展系統(tǒng)實驗：中國地質(zhì)科學(xué)院沉積物、意大利1979年份白葡萄酒、歷史建筑舊木料及跨越三十余年的印刷品紙張(1968—2000年)。研究顯示，該系統(tǒng)在60分鐘檢測周期內(nèi)實現(xiàn)0.5 pMC的檢測精度，通過解析F14C特征曲線斜率變化精準(zhǔn)鎖定樣品放射性碳年齡，數(shù)據(jù)與已知參考年齡高度吻合。此項技術(shù)突破為食品真實年份認證、藝術(shù)品真?zhèn)舞b別及生態(tài)系統(tǒng)演變研究提供了全新解決方案，標(biāo)志著我國在精密同位素檢測領(lǐng)域取得重要進展。
此工作由浙江師范大學(xué)杭州高等研究院環(huán)境與氣候變化研究團隊與激光感知團隊協(xié)同攻關(guān)，團隊成員凌強博士(第一作者)、管祖光教授(通訊作者)聯(lián)合意大利ppqSense頂尖科研力量共同完成。研究依托正在建設(shè)的國內(nèi)首個放射性碳同位素激光光譜檢測實驗室推進，此實驗室將突破我國相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)壁壘。合作方ppqSense團隊凝聚了意大利國家光學(xué)研究所(INO-CNR)、歐洲非線性光譜實驗室(LENS)及佛羅倫薩大學(xué)等頂尖機構(gòu)科學(xué)家，形成“基礎(chǔ)研究-技術(shù)開發(fā)-應(yīng)用轉(zhuǎn)化”一體化國際創(chuàng)新聯(lián)合體。
此成果受到美國光學(xué)學(xué)會特別新聞報道，被評價為“加速器質(zhì)譜技術(shù)(AMS)革新性替代方案”的新技術(shù)，在環(huán)境監(jiān)測與氣候變化研究領(lǐng)域展現(xiàn)出重大應(yīng)用價值，特別是在碳排放精準(zhǔn)溯源、污染物追蹤及氣候數(shù)據(jù)建模等方面具有顯著優(yōu)勢。
意大利ppqSense公司研發(fā)的C14放射性碳同位素分析儀器設(shè)備C14-SCAR具有體積小，操作簡易，維護運營成本低，檢測精度媲美加速器質(zhì)譜技術(shù)(AMS)。
ppqSense C14-SCAR與加速器質(zhì)譜儀AMS的測量結(jié)果比較
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