关于碳14介绍

[拼音]：tan 14

[外文]：carbon-14

元素碳的一种放射性同位素（见放射性），符号劰C，简写为14C。

碳14是继发现氚后，于1940年2月由 S.鲁宾和M.D.卡门利用加速的氘核打石墨靶，通过13C(d，p)14C核反应发现的，从而改变了当时人们认为氢和碳都没有半衰期足够长的放射性同位素可供应用的看法。

碳14是纯β-衰变核素，β-射线的最大能量为0.155兆电子伏，在空气中的最大射程为22厘米。碳14的半衰期为5730年。3.7×107贝可的碳14重0.224毫克。碳14属低毒性核素，主要亲和脂肪，对人体的有效半减期为10天，在人体中的最大容许积存量为1.48×107贝可。碳14在放射性工作场所空气中和露天水源中的最大容许浓度分别为1.48×102和3.7×103贝可／升。

自然界的碳14是宇宙射线与大气中的氮反应产生的。但碳14不仅存在于大气中，随着生物的吸收代谢（包括经食物链进入活的动物和人体）也存在于一切生物体中。由于碳14一面在生成、一面又以一定的速率衰变，所以它在自然界的含量和它对碳12的比值基本保持不变。但是随着矿物燃料的使用，产生大量非放射性二氧化碳，使大气中碳14对碳12的比值有所下降;核试验开始以后，又使自然界的碳14含量和碳14对碳12的比值有所增高。

产生碳14的核反应有13C(d，p)14C和 14N(n，p)14C等。前一核反应是用加速来实现的，靶核碳13的天然丰度为1.10％；后一核反应可用反应堆中子辐照来实现，靶核氮14的天然丰度是 99.63％。因此，14N(n，p)14C核反应最适用于碳14的大量生产。常用的靶材料有氮化铍和氮化铝，后者成本较低。为了提高产品中碳14的丰度，靶材料中的碳12含量越小越好。因此，用作靶材料的氮化铝须选高纯铝和高纯氮来制备。靶子制得后放入反应堆，在高中子注量率条件下辐照2～5年，然后将辐照后的靶材料取出，放入加热容器内，置于电炉中，在通以高纯氧的条件下加高温，辐照生成的碳14即氧化为14CO2。当14CO2随氧气通入氢氧化钡溶液被吸收时，就制成了高丰度的碳14初级产品Ba14CO3。

碳、氢和氧是构成有机物的三种重要元素。已知的含碳化合物极多，加上碳14的半衰期长、β-射线能量较低，碳14标记的产品通常可以长期贮存，长期使用，使用又较为安全简便，所以碳14标记化合物作为示踪剂在工农业生产研究，尤其是在生物医学科研中的应用非常广泛。碳14测年法是美国科学家W.F.利比根据生物体死亡后停止新陈代谢和该生物体中碳14的量因衰变不断地减少的规律而建立起来的推算生物体死亡年代的方法，已有效而广泛地用于考古。碳14在基础科学研究方面的用处也很大，它可用于化学反应机理、碳原子定位、同位素交换、同位素动力学效应、辐射化学效应，以及生理、病理、药理等的研究。

参考书目

1. V.F. Raaen，et al.， Carbon-14， McGraw-Hill，New York，1968.
2. W.F.Libby，Radiocarbon Dating，2nd ed.， Chicago Univ.Press，Chicago，1955.