Рентгеновская ламинография и топография

Цифровая ламинография (томосинтез) применяется для контроля изделий со сложной структурой, позволяет получать резкое изображение выбранного слоя на фоне нерезкого изображения других слоёв.

Рентгеновская томография позволяет получать виртуальные разрезы всевозможных изделий.

Масс-спектрометрический метод радиоуглеродной датировки веществ с использованием ускорителя

Радиоуглеродная датировка (РД) является основным методом, с помощью которого археологи и антропологи и криминалисты определяют возраст органических остатков. Известно, что радиоактивный изотоп углерода ¹⁴C входит в молекулярную структуру живых организмов.

Первоначальное процентное содержание атомов ¹⁴C в любом органическом веществе хорошо известно. Это объясняется тем, что количество ¹⁴C в биосфере оставалось на протяжении тысячелетий практически неизменным. Этот изотоп постоянно образуется в верхних слоях атмосферы при взаимодействии космических лучей с атомами азота. Соединяясь с кислородом, ¹⁴C образует радиоактивную двуокись углерода, которая проникает в нижние слои атмосферы и попадает в биосферу главным образом в процессе дыхания растений. Из растений ¹⁴C попадает через пищевую цепь в высшие организмы, включая человека.

Поэтому каждый живой организм имеет (и имел) одинаковое отношение ¹⁴C/¹²C в своих тканях.

После смерти живого организма число радиоактивных атомов ¹⁴C в останках постоянно уменьшается с определенной скоростью, поэтому такие атомы могут служить «часами», которые дают возможность установить, как давно умерло то или иное растение или животное. Именно на использовании этих «часов» и основан рассматриваемый метод.

В органическом веществе примерно один из каждого триллиона (10¹²) атомов углерода является атомом ¹⁴C. Хотя в большинстве случаев ¹⁴C химически неотличим от двух других изотопов углерода (¹²C и ¹³C), он может быть обнаружен по радиоактивности при его распаде до изотопа азота ¹⁴N.

Скорость, с которой происходит распад радиоактивных изотопов, выражается периодом полураспада.

Период полураспада ¹⁴C составляет примерно 5700 лет. Это означает, что образец, первоначально содержавший 10 000 атомов ¹⁴C, через 5700 лет будет содержать только половину этого количества, т. е. 5000 атомов ¹⁴C (остальные 5000 атомов распались до ¹⁴N). По прошествии еще 5700 лет останутся только 2500 атомов ¹⁴C и т. д. Зная первоначальное количество ¹⁴C в образце, можно легко подсчитать возраст этого образца, определив число периодов полураспада, приведших к остаточному уровню радиоактивности ¹⁴C.

С помощью этого метода, например, был определен возраст небольшой части mappa mundi («карты мира», обнаруженной в герцогстве Корнуолл), относящейся к раннему средневековью, которая сохранилась, благодаря использованию ее в качестве книжной обертки. Она оказалась определенно древнее другой известной в Англии карты, которая находится в Вустерском соборе (Великобритания). Масс-спектрометрический метод РД позволяет, таким образом, проверить многие палеографические датировки (метод, основанный на изучении стиля письма), а также выявить подделки. Первые рукописи Нового Завета или фрагменты древних папирусов были бы идеальным материалом для такого анализа.

Согласно оценкам специалистов по древнему искусству, возраст орнаментированной нижней части лошадиной челюсти, обнаруженной в северном Уэльсе сотню лет назад, определялся в широких пределах — от 5000 до 25 000 лет. С помощью нового метода РД было установлено, что возраст этой находки составляет примерно 10 000 лет; таким образом, она стала важным дополнением к каталогу позднепалеолитического искусства. Эта датировка также способствовала подтверждению факта существования плейстоценовой лошади в более позднее время.

Наиболее перспективное направление развития радиационных методов получения информации – рентгеновская вычислительная томография.

Вопросы для самопроверки по разделу 9

1. Какой диапазон длин волн электромагнитного излучения используется при рентгеновском методе получения информации?

2. Какие рентгеновские методы получения информации применяются в технике? Кратко охарактеризуйте каждый из них.

3. Для каких целей применяется масс-спектрометрический метод радиоуглеродной датировки веществ с использованием ускорителя?