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    自然界的沉积物中均含有微量铀、钍、钾等放射性元素，这些元素在衰变过程中会释放α、β、γ射线而使石英、长石等矿物晶体电离，产生游离电子。一些游离电子被较高能态的晶格缺陷陷获后贮藏在陷阱中，成为陷获电子。
    当石英、长石等矿物晶体受到热或者光照时，陷获电子就可获得能量，逃出陷阱。在此过程中出现发光现象，即产生热释光或光释光，被热激发产生热释光(TL)，被光激发产生光释光(OSL)。
    热释光测年法TL (Thermoluminescence)是通过加热使晶体中储存的电离辐射能释放出来的一种测年方法，此方法主要用于陶片、古砖瓦、年轻的火山烘烤物等高温(>400-500℃)烘烤物以及黄土、沙丘砂等经过充分曝光的风积物的测年。样品的热释光年龄代表了受热样品最后一次热事件距今的时间或沉积物样品最后一次曝光距今的时间。样品处理过程中需要对样品进行高温处理，这往往会导致被测矿物的感量(sensitivity)发生变化，使得测样只能使用一次，无法重复测量使用。对于晚第四纪沉积物测年，光释光测年是目前国际上各实验室的首选方法，其年龄值代表了样品最后一次曝光距今的时间，也即其沉积年龄。光释光测年OSL (Optical Stimulated Luminescene)是通过光束(或射线束)激发使晶体中储存的电离辐射能释放出来。石英颗粒的光晒退实验表明，石英在阳光下曝光20秒其光释光(OSL)信号强度已下降到未曝光时的1%，曝光30分钟信号强度约为未曝光前的万分之一(0.01%)，已接近仪器本底测量值；但其热释光信号(TL)在同等光晒退条件下，只有曝光16-20小时以上才能完全晒退。因此沉积物尤其是水下沉积物中石英或长石等矿物的热释光计时器往往很难归零，导致所测热释光年龄偏老。与TL相比，光释光信号易被光晒退，测年中可以不考虑残留的释光信号，光释光测年的样品不需要高温处理，其测量具有简便、迅速且准确等优点。OSL测量是用低能光束激发矿物释光，类似于矿物在天然状态下的光晒退过程，不致引起测样释光感量明显变化，有可能用一个测样完成测年，单片技术(Duller,1991,1994a,1997;Wintle,1997; Murray and Wintle, 2000, 2003)正是基于此发展起来的新技术。此外，石英不能被近红外线(880±80nm)所激发，不产生红外释光信号；而长石可被近红外线激发，产生红外释光信号，其峰值波长为410 nm。石英、长石则均可被绿光-蓝光(420-550 nm)激发产生GLSL信号。因此，通过选择不同的激发光源和接收波长，对于同一个含有石英和长石碎屑矿物的沉积物细颗粒样品，同时进行红外释光和绿光释光测年并对比其结果，可对光释光测年的可靠性进行自检，此即红外-蓝光双激发释光技术。相比于热释光的上述优点，光释光测年自1985年由Huntly首次提出以来引起了广泛关注，并得到了迅猛发展和应用，特别是在沉积物测年方面有取代热释光之势。

    根据激发光源的不同，光释光测年可分为红外释光(Infrared stimulated luminescence，简称IRSL)测年(用近红外线束激发晶体中储存的电离辐射能使其以光的形式释放出来，用于长石测年)、绿光释光(Green light stimulated luminescence, GLSL)测年(用514nm的绿光束来激发样品，用于石英和长石测年)、蓝光释光(Blue light stimulated luminescence, BLSL)测年(用470nm的蓝光束来激发样品，用于石英和长石测年)和红外-蓝光双激发释光(Post-infrared Optically Stimulated Luminescence,[POST-IR]OSL)测年(先用近红外线束激发后，再用蓝光束来激发样品，用于细颗粒混合矿物测年)等技术。根据所用测片的多少释光测年又可分为单片(Single aliquot)和多片(Multiple aliquots)技术，最近又出现了单颗粒(Single grain)技术。

    结晶矿物的释光信号强度与该矿物(经过光晒退或高温(>4-500℃)焙烧过)沉积后接受环境辐射所经历的时间密切相关。释光测年建立在矿物的释光信号强度与矿物所吸收的电离辐射剂量的时间函数关系上。被测物质的年龄（A）等于样品所测等效剂量（ED）与环境剂量率（D）的比值。其中等效剂量(ED)又称古剂量(P)，是样品产生天然积存释光所需要的辐射剂量，即被测样品产生天然积存释光所需要的辐射剂量(单位Gy)，可通过矿物释光信号的强度及其对核辐射剂量响应程度的实验测量来确定。环境剂量率又称年剂量(D，单位mGy/a或Gy/ka)是被测矿物单位时间内吸收周围环境中238U、232Th及它们的衰变子体和40K产生的α、β和γ辐射剂量，以及宇宙射线提供的少量辐射剂量。

    这是典型的光释光和热释光发光曲线。根据样品释光曲线进行拟合可得到样品的等效剂量值。

    环境剂量率的确定是决定年龄值准确与否的关键因素之一。样品的环境剂量率通常是在室内通过测量样品中放射性核素238U、232Th和40K的含量用一定的换算关系确定的，同时考虑了样品的含水量和宇宙射线的影响。其前提条件是：1) 采样点周围30 cm范围内岩性必须均匀(主要考虑到γ射线的射程为0.3 m)，即所测样品具代表性；2) 被测矿物被埋藏后处于恒定的环境辐射场中，其接受的环境剂量率为常数。因此，通常要求采样点周围30 cm范围内岩性必须均一。另外，含水量对样品所接收的剂量率有不可忽视的影响，采样和运输过程中必须防止样品散失水分。