Seniorforsker Mayank Jain fra DTU Nutech ved en TL/OSL-reader, som han bruger i sin forskning og er med til at udvikle sammen med sine kolleger. Foto: Mikal Schlosser

DTU-instrument omskriver menneskets historie

fredag 18 aug 17

Kontakt

Bent Lauritzen
Afdelingschef
DTU Nutech
46 77 49 06

Kontakt

Mayank Jain
Sektionsleder
DTU Nutech
46 77 49 09

Om luminescens og TL/OSL-readeren

Læs mere om Risø TL/OSL-readeren, der kan måle luminescens. Apparatet bliver udviklet, produceret og solgt fra DTU Nutech:

"Geologerne elsker apparatet fra Risø"

"Ny metode aflæser undergrundens forhistoriske temperatur"

Om DTU Nutech

  • DTU Nutech er placeret på DTU Risø Campus og varetager opgaven som Danmarks nationale kompetencecenter for nukleare teknologier fra det tidligere Forskningscenter Risø.
  • Formålet for centret er at udvikle og udnytte viden om radioaktive stoffer og ioniserende stråling til gavn for samfundet.
  • DTU Nutech har en stærk tradition for globalt at omsætte forskningsresultater til en lang række produkter og services til virksomheder, hospitaler, offentlige myndigheder, andre forskningsinstitutioner og medier.
Datering af Homo sapiens-fund i Marokko blev udført ved hjælp af målinger på et DTU-udviklet luminescens-apparat.

Af Mie Borggreen Winther og Lotte Krull

I en gammel mine i Marokko er fossiler og stenredskaber siden starten af 1960'erne blevet fundet i udgravningen Jebel Irhoud, der ligger cirka 100 km vest for Marrakesh. Fundene viste sig at være levn fra Homo sapiens og blev dengang vurderet til at have omkring 160.000 år på bagen, hvilket passede ind i den hidtidige teori om menneskets oprindelse i det østlige Afrika for ca. 200.000 år siden.

Men nu er historien skrevet om.

I 2004 genoptog forskere fra Max Planck Instituttet de arkæologiske udgravninger i Marokko og fandt flere fossile levn. Fundene er sensationelle, fordi de afslører den hidtil ældste datering af Homo sapiens på intet mindre end 300.000 år. Også fossilerne fra tresserne har fået omskrevet deres historie og er efter nye analyser vurderet til at være 350.000-280.000 år gamle – altså en fordobling af den hidtil anslåede alder. Vi er som art med ét blevet 100.000 år ældre, og Marokkos geografiske koordinater udfordrer forestillingen om Østafrika som stedet, hvor mennesket er opstået og udvandret fra.

De opsigtsvækkende opdagelser blev offentliggjort i juni 2017 i to artikler i det videnskabelige tidsskrift Nature. Læs den ene Nature-artikel "The age of the hominin fossils from Jebel Irhoud, Morocco, and the origins of the Middle Stone Age"

Lyspartikler sladrer om alder

Denne nye viden har vi nu takket være et DTU-udviklet apparat, en såkaldt Risø TL/OSL-reader. TL står for Thermoluminescense, og OSL står for Optically Stimulated Luminescence, og det er metoder, der bl.a. kan afdække, hvornår et sandkorn sidst har set solens lys.

Luminescens, eller udsendelse af lys, er en egenskab ved visse krystallinske materialer såsom kvarts og feldspat (altså sand og sten). Lysudsendelsen sker, når materialerne enten bliver opvarmet (TL) eller belyst (OSL). Materialernes udsendelse af lys er dog så svagt, at det ikke kan ses med det blotte øje. Til gengæld kan det måles med en TL/OSL-reader. Når man kender et materiales luminescenssignal, er det muligt at beregne, hvornår f.eks. en flintøkse blev begravet.

Luminescensdatering er et vigtigt redskab til at kortlægge menneskets udvikling, da metoden kan anvendes til aldersbestemmelse op til ca. 500.000 år. Til sammenligning kan eksempelvis kulstof 14-datering kun anvendes ca. 50.000 år tilbage i tiden.

Eksportsucces

Den første Risø TL/OSL-reader blev fremstillet i 1982, og indtil 2017 har DTU Nutech eksporteret over 400 instrumenter. Det årlige salg ligger på omkring 20 instrumenter, og Risø TL/OSL-readeren står i laboratorier i mere end 40 lande.

I dag er cirka 10 medarbejdere i DTU Nutech beskæftiget med udvikling, fremstilling og salg af apparatet. DTU Nutech har samtidig tæt kontakt med internationale forskere, der kommer til Risø for at forske i TL/OSL datering eller blive undervist i brugen af readeren.

Sådan virker TL/OSL-readeren

Foto: Mikal Schlosser

Foto: Mikal Schlosser

1. Karrusel

De materialer, der skal undersøges, lægges i et ’prøvehjul’ (i daglig tale kaldet sample wheel), der drejer rundt inde i TL/OSL-readeren. Her bliver prøverne udsat for en cyklus af påvirkninger: Opvarmning, lys og radioaktivitet. Ved en standard-datering af et mineral kører hjulet med materialerne igennem en cyklus af påvirkninger cirka tolv gange. Der er plads til 48 prøver på hvert ’sample wheel’. Hver prøve kan bestå af et enkelt eller op til flere tusinde sandkorn.

2. Detektions- og stimuleringshoved

Lyskilderne, der bruges til optisk stimulering af prøverne, er typisk blå, grønne og infrarøde LED’er eller lasere. Luminescensen – dvs. det lys sandkornene afgiver efter at være blevet (optisk) stimuleret – er så svagt, at en række filtre er påkrævet for at detektere det. Filtrene filtrerer stimuleringslyset væk, da det er ca. 1018 gange stærkere end selve luminescensen.

3. PM-rør eller EMCCD-kamera

Den frigivne luminescens bliver målt af enten et såkaldt PM-rør (Photomultiplier) eller et EMCCD-kamera (Electron Multiplying Charge Coupled Device). DTU Nutech var i 2014 de første til at levere et funktionsdygtigt kamera til TL/OSL-readeren.

4. Radioaktiv kilde

Bestråling af prøverne er en forudsætning for at kunne datere dem. Sammenholdt med luminescensen (dvs. det lys materialet afgiver under stimulering) opnår forskerne en præcis tidsbestemmelse af prøverne. Kilden er typisk en betakilde (strontium), men det er også muligt at sætte andre kilder på TL/OSL-readeren f.eks. en røntgenkilde eller en alfakilde.


Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.