Il Fenomeno della Termoluminescenza
Quando una radiazione incide su un materiale, parte della sua energia può essere assorbita e riemessa sotto forma di luce di lunghezza d'onda maggiore.
Tale lunghezza d'onda è caratteristica del materiale luminescente e non della radiazione incidente.
Si parla di termoluminescenza quando il materiale emette luce mentre viene riscaldato: si tratta di un processo d'emissione stimolata che si verifica dopo che il corpo ha assorbito energia mediante esposizione a radiazione.
L'energia assorbita in seguito all'esposizione a radiazione consente agli elettroni di muoversi attraverso il reticolo cristallino e alcuni di essi vengono intrappolati dai difetti reticolari. Il successivo riscaldamento del materiale rende possibile il rilascio con emissione di luce degli elettroni intrappolati.
Assumendo una velocità di riscaldamento lineare, risulta che l'intensità della termoluminescenza è legata all'energia d'attivazione del livello di trappola da una relazione nota; misurando l'andamento dell'intensità in funzione della temperatura è pertanto possibile risalire alla profondità dei centri di trappola e associarla alla quantità di radiazione assorbita.
Applicazioni per tecniche di datazione di reperti archeologici
I materiali e gli oggetti di interesse archeologico o storico che possono essere datati con l'analisi per termoluminescenza sono soprattutto ceramiche, terrecotte e laterizi, ma anche porcellane, fornaci, focolari, terre di fusione.
Principi fondamentali su cui si basa la tecnica di datazione
Una frazione non trascurabile dei costituenti usuali della ceramica (come quarzi e feldspati) è termoluminescente: questi materiali immagazzinano in trappole stabili gli elettroni che hanno subito un'interazione con radiazioni alfa, beta e gamma a causa dell'irraggiamento naturale. La liberazione degli elettroni dalle trappole avviene a seguito di cessione di energia termica mediante riscaldamento a temperature dell'ordine di diverse centinaia di gradi centigradi, ed è caratterizzata da una emissione luminosa: la termoluminescenza o TL. La cottura in fornace della ceramica elimina ogni TL accumulata durante l'esistenza geologica dell'argilla e degli eventuali costituenti aggiunti all'impasto: da questo momento, la TL ricomincia ad accrescere col tempo, tanto più rapidamente quanto maggiori sono le concentrazioni di radioattività nella ceramica e nell'ambiente. La quantità di TL rilevata mediante analisi per termoluminescenza è quindi un indicatore dell'età dell'oggetto. Poiché però la TL emessa dipende non solo dal tempo, ma anche dell'irraggiamento ambientale cui è stato sottoposto il reperto, per poter risalire a una datazione precisa, sarà necessario avere dei parametri di riferimento riguardante la radioattività ambientale del luogo di provenienza del reperto stesso.
Le potenzialità delle applicazioni in campo archeologico delle tecniche di datazione con termoluminescenza sono ormai note, e la loro affidabilità è stata ampiamente dimostrata: in corrette condizioni di prelievo, si possono ottenere, di norma, datazioni con una accuratezza del 5-10% nell'intervallo indicativo di età tra 50 e 20.000 anni.
Questa tecnica appartiene alla classe dei metodi distruttivi, poiché richiede il prelievo di una quantità non trascurabile, seppur limitata, di materiale (almeno 10 grammi di ceramica e altrettanti di terreno di scavo).
