한국과학감정원

TL 연대측정 5단계 프로세스

[ Oxford / CIRAM 대행 ]

시료 국외 반출 통관, 국제 특송, 현지 연구소 분석 대기열(Queue) 및 원본 서류 국제 배송을 포함하여 약 4~8주 소요.

1단계: 시료 채취 및 차광 보관
- 빛(자외선)에 노출되면 축적된 전자가 방출되어 신호가 왜곡(Bleaching)되므로 암실 또는 차광 환경에서 진행합니다.
- 도자기, 토기 등의 비가시적인 바닥면이나 내부에서 정밀 다이아몬드 드릴을 이용해 약 20~100 mg의 미세 분말(또는 코어 시료)을 채취하여 빛이 차단된 알루미늄 포일·블랙 튜브에 밀봉합니다.
2단계: 물리·화학적 전처리
- 탄산염, 유기물, 풍화 잔유물을 제거하기 위해 묽은 염산(HCl)과 과산화수소 처리를 진행합니다.
- 불산(HF) 에칭을 통해 알파 입자 침투층(외각 층)을 깎아내고, 체가름(Sieving)을 거쳐 측정에 적합한 순수 석영(Quartz)이나 장석(Feldspar) 입자를 분리·건조합니다.
3단계: 등가선량 측정
- 자동 TL 측정기(Lexsyg Smart 등)의 고순도 질소 가스 챔버 내에서 시료를 약 450~500°C까지 고속 가열합니다.
- 가열 중 방출되는 미세 빛(Glow Curve)을 초민감 광전자증배관(PMT)으로 기록합니다.
- 이후 내장된 인공 방사선원(베타선 등)을 단계별로 조사·재가열하여 자연 신호와 대조함으로써 유물이 매장 기간 흡수한 총 방사선량을 도출합니다.
4단계: 연간 선량률 분석 및 보정
- 시료 및 유물이 묻혀 있던 주변 흙 속의 자연 방사성 원소(우라늄, 토륨, 칼륨 농도를 ICP-MS 또는 감마선 분광법으로 분석합니다.
- 매장지의 연평균 수분 함량(방사선 흡수 감쇄율)과 매장 깊이에 따른 우주선(Cosmic ray) 기여도를 함께 보정하여 1년간 흡수되는 방사선량을 확정합니다.
5단계: 연대 계산 및 보고서 발급
- 총 흡수 선량을 연간 선량률로 나누어 유물의 최종 소성(가열) 연대를 계산합니다.
  Age (연대)} = 연간 선량률 분의 등가선량
  오차 범위 5~10%를 산정하고 진품 여부 판정 또는 측정 연대 데이터가 포함된 공식 감정서를 발행합니다.

TL Dating 5-Step Process

[ Oxford / CIRAM Agency ]

Takes approximately 4–8 weeks, including sample export customs clearance, international express shipping, local laboratory analysis queue, and international delivery of original documents.

Step 1: Sampling and Light-Blocked Storage
Since exposure to light (ultraviolet) causes accumulated electrons to be emitted and the signal to be distorted (bleached), this step is performed in a dark room or a light-blocked environment.
Step
Step 2: Physical and Chemical Pretreatment (Sample Preparation)
Treatment with dilute hydrochloric acid (HCl) and hydrogen peroxide is performed to remove carbonates, organic matter, and weathering residues.
The alpha particle penetration layer (outer layer) is removed by hydrofluoric acid (HF) etching, and pure quartz or feldspar particles suitable for measurement are separated and dried through sieving.
Step 3: Equivalent Dose Measurement
The sample is heated at high speed to approximately 450–500°C inside a high-purity nitrogen gas chamber of an automatic TL meter (such as Lexsyg Smart).
The fine light (Glow Curve) emitted during heating is recorded using a super-sensitive photomultiplier tube (PMT).
Subsequently, the total radiation dose absorbed by the artifact during the burial period is derived by irradiating and reheating the sample in stages using an internal artificial radiation source (such as beta rays) and comparing it with the natural signal.
Step 4: Annual Dose Rate Analysis and Correction
The concentration of naturally occurring radioactive elements (uranium, thorium, and potassium) in the surrounding soil where the samples and artifacts were buried is analyzed using ICP-MS or gamma-ray spectroscopy.
The annual radiation dose absorbed is determined by correcting for the annual average moisture content (radiation absorption attenuation rate) of the burial site and the contribution of cosmic rays according to burial depth.
Step 5: Age Calculation & Reporting
The final firing (heating) date of the artifact is calculated by dividing the total absorbed dose by the annual dose rate.
“Age = Equivalent Dose / Annual Dose Rate”
An error margin of 5–10% is calculated, and an official appraisal report is issued containing the determination of authenticity or the measured date data.