Programa para el cálculoasociado a la dataciánabsolutapor termoluminiscencia

JoseGracianoArribas FernándezDepartamentoQuímicaAgrícola, Geologíay Geoquímica.UniversidadAutónomade Madrid.28049Madrid.

Resumen

El programa TL-CALCULATOR (TLC) ha sidodesarrolladopara facilitar el cálculo de la datacióndeunacerámicaporel métodode la termoluminiscencia(TI.). Apartir de las curvas de TL generadaspor el sistemaexperimental y de los contenidos enU, Th y K de lamuestra,esteprogramacalculala dosisbetaequivalente,la correccióndesupralinearidad,la dosisanualy la fechadecocciónde lacerámica,así como los distintoserroresasociadosa cadapartedelcálculoy el margendeconfianzadela datación LessubprogramasSEEy PLOTpermitena suvezla consultadelosficherosdedatosgeneradosy el estudiocomparadode lascurvasdeTL, asícomola realizacióndel «píateau-test».

Abstract

The TL-CALCULATOR program (TLC) has beendevelopedto facilitate thecalculationsof the ageof asherdby meansof thermoluminescence(‘PL). From the‘PL glowcurvesobtainedin the TI. apparatusaudihe U,Th andKcontentsofthesample,this programcalculatesiheequivalentbetadose,the supralinearitycorrection,Ihe annualdoseandthe age,aswell asthe differenterror limits andthe overalíerror for a sample.TheSEEandPLOT subprogramsenabletIte user to consult the dala files generatedby the mainprogram, to comparethedifferentTI.glow-curves,andmakethe «plateautest».

1. Introducción

Dentro de las diversastécnicasde fechadoderestos arqueológicos,la datación absolutaportermoluminiscencia (TL) se ha convertido en uno delos métodos, junto con el C-14, más ampliamenteusados (AITKEN, 1985; ARRIBASet al., 1989). Elhecho de ser aplicada a materiales inorgánicos comocerámicas,terracotas,piedrasdehornou hogares,laconvierte en una técnica complementaria al C-14,con la ventaja sobre éste de utilizar muestras consignificadoarqueológicopropio,y no restosorgáni-cos relacionados a veces de manera poco clara con elyacimiento.

La TL es, brevemente,la emisiónde luz que seproduce cuando un mineral es calentado después dehaber sido expuesto a una radiación ionizante. Estaemisión posee dos características: a) la intensidad esproporcional a la cantidad de radiación recibida y b)un calentamientohastauna temperaturadada«bo-rra» la emisión de TL por debajo de esa temperatura.Así, la intensidad de emisión de TI. observada lapodemos relacionar con la cantidad de radiaciónrecibida desde el último calentamiento importante.En el caso de una cerámica, durante su fabricación se

José Graciano Arribas FernándezComplutum, 1(1991), Madrid (pp. 161-166>.

eliminó toda la TI. acumuladaanteriormente(TI.geológica), aumentandoposteriomentecon la in-tensidadde radiación recibida,procedentede losisótoposradiactivosdel Th, U y K presentesen lacerámica y en’ el terreno adyacentedurante elenterramiento.Comoestaradiaciónhasidopráctica-menteconstantea lo largo del tiempo,la edadde lacerámicala podemo~expresarcomo:

Dosis totalEdad = Dosis anual

La dosistotalabsorbidala calculamosapartirdelas curvas de TI., y la dosis anualpor medio delanálisis del contenido en elementos radiactivos de lacerámicay el entorno. Esta fórmula en principiosencilla,secomplicaenla prácticaal tenerencuentatodos los factoresque influyen: contenidoen agua,sensitividad de la muestra, distintas procedencias dela- radiación; etc. Todo ello hace del cálculo un

no excesivamentecomplicado,sí muyproceso,silaborioso.

El procesode datacióndeunamuestrapor TI. sepuede desglosar en cuatro partes(fig. 1):

TOMA DE MUESTRAS

Tomadelasmuestrasenel yacimiento.Preparaciónde las mismasen el laboratorio y

obtencióndedatos(curvasde‘PL y análisisquímico).Cálculode la edadapartir de los datosexperimen-

tales.Interpretaciónde la fechaenel contextoarqueoló-

gico.

El programaTL-CALCULATOR (TLC) ha sidodesarrolladopara agilizar el cálculo de la edadapartir de los datosexperimentalescon un dobleobjetivo: automatizar al máximo el proceso dedatación,locualpermiteun mayoracercamientodela técnicaapersonasno excesivamenterelacionadasconella,y disminuirel tiempodedicadoala obtenciónde resultados,lo queaumentael tiempo disponibleparaanalizarlos.

2. Descripcióndel programa

El menúprincipaldel programaconstade 6opcio-nes(fig. 2), cadaunadelascualessecorrespondeconunapartedeterminadadel cálculo.Puedenfuncionardeformaaisladao «encascada»,es decir, partiendode los datos generadosen el sistemade TI. y los

INTERPRETACION

K2z~ lElA

t~ : 1 — 3 días

DETENCION DATOS EXPERIMENTALES

1=zzZ=

ELABORACION DE LOS

DATOS Y CALCULO

te.: 2-6días1 — 2 horas

Fig. 1.—Esquemadelp?ocesddédataci25ndeu~iacerómicoporTL, ytiempoaproximadodeduracióndecadaunadelasetapas.

Fig. 2.—Menúprincipal delprogramaTLCydistintasopcionesdecálculo.

obtenidospor el análisisquímico, sevan corriendolasdistintaspartesensecuencia.Los datosgeneradosen cada una de las opcionesson almacenadosyutilizadosen los cálculossiguientes.Las distintasopcioneso partesdel cálculoson:

Opción 1.—Contenidoen agua.A partir de lospesosde la muestratal y como fue tomadaen elyacimiento, saturadaen aguay seca,se calcula lacantidad de H20 máxima que dicha cerámica puedecontener,expresadacomo porcentajesobreel pesototaldelamuestra.Estacantidadsedenomina«aguadesaturación»(H20 sat),y se utiliza paracorregir losvaloresdedosisderadiaciónrecibidospor lamuestra,quesonfuncióndelcontenidoenaguadelamisma.Laentradadedatosess¡milaracualquierhojadecálculo.

Opción 2—Cálculode la dosisbetaequivalente(ED). Esta magnitud se define como la dosis deirradiaciónj3 quedebosuministraraunamuestraparainducir en ella una intensidad de emisión de TI.equivalentea laTL naturalobservada.A partirdelasintensidades de emisión a una temperatura dadaobtenidastanto en las curvasde IL natural (TLn)comoen las irradiadasa diferentesdosis(TI.+~), seconstruyeunaregresiónlineal dosis-intensidadque,extrapoladabastael ejede abcisas(L~=O), nosdaelvalor de ED requerido. El programacalcula laecuaciónde la recta,el coeficientede regresión,elintervalo de confianza de la x extrapolada y el errorpercentualasociadoa la regresión.En pantalla sepuedevisualizarla distribuciónde puntosy la recta

deregresión,imagenquepuedeservolcadaa plotter(Fig. 3). Comoopciones del cálculo se pueden elimi-nar de la regresiónlos puntosdebidos a erroresexperimentalesy corregirlosvaloresdedosisencasode ser erróneos.Se calcula tambiénel factor k decorreccióndeefectividaddelaradiaciónalfa,apartirde las correspondientescurvasde TI.+a.

Opción 3—Cálculo de la corrección desupralinearidad(1). Estaopciónessimilara la ante-rior, diferenciándoseúnicamenteen que la rectadecrecimientoserealizaa partirdelosdatosde curvasde «segundobarrido»,esdecir, sobremuestrasa lasqueseleshaborradoya suTI. arqueológica.De estaforma se comprueba si existe falta de linearidad en laproduccióndeTL a bajasdosis,calculándoseen sucasola correccióncorrespondiente.En pantallasevisualizala rectadecrecimientojuntoconlaobtenidaen la opción 2 (si se harealizado).

Opción 4 .—Valor de la dosisanual.Seobtieneapartir de los resultados del análisis químico, en con-creto de los valores de cuentas por minuto (c.p.m.) delcontadordeactividadalfa(quenosdaloscontenidosen Thy U) y del de actividadbeta(contenidoen K).Secalculadeestaformaladosisrecibidaanualmentepor lacerámicaenmGy/año,asícomoel porcentajede dosis correspondientea cada tipo de radiación:alfa , betao gamma.Los valoresfinalesestáncorre-gidos con el contenido en aguamedio duranteelenterramiento.Parala dosis gammatotalse efectúauna correcciónen función del espesormedio en

TL-CALCULATOR Laboratorio de Datacián U.A.M Version haMENU

1 WATER CONTENT

2 EQUIVALENT DOSE

3 SUPRALINEARITY

4 DOSERATE

5 ACE MW EERORS

E AGE OF A CONTEXT

<ESC> EXIT

Choose an option

loo

m

>1-uo>e4>e

‘-4

50

Doce (eec.)

Fig. 3.—Rectade regresióndelosparesdepuntos<dosis-intensidad)ycálculo de la EDpara la muestraM-l1, ladrillo derestauraciónprocedentedelTeatroRomano<Mérida).

cerámicas.La dosisa es, a su vez, corregidapormediodel factork calculadoenlaopción2,el cualesfunción de la diferencia de sensitividad en la produc-ción de TL por parte de las radiaciones a y I~-

Opción5.—Edaddelamuestray erroresasociadosal cálculo. Estaseríala opción final, y no puedeaccedersea ellasinhaberrealizadoanterionnentelaopción4. A partir de los datosobtenidosanterior-mente,se calcula la edad de la cerámica,el errorasociado a la datación y los distintos errores parciales(AITKEN, 1976). Toda esta información, junto conlaobtenidaalo largodelprograma,esalmacenadaenunficherodedatosquepuedevisualizarseal final deestaopción(fig. 4), o encualqwiermomentomedian-te el subprogramaSEE.

Opción 6.—Permite el cálculo de la edad asociadaaun estrato,nivel arqueológico,o grupodemuestrascoetáneas,a partir de las fechasobtenidaspara al

menostresmuestrasdelmismo.La fechafinal esunamediaponderadaconlosdistintoserroresobtenidosencadacálculo,separadosen aleatoriosy sistemáti-cos,de formaqueel resultadofinal es la fechadelyacimientocondoserrores:Edad+ e + q, donde«e»representael errorteniendoencuentasolamenteloserroresaleatoriosy <q» teniendoencuentatambiénlos sistemáticos(AITKEN, 1985)-Elvalorde«e»seutiliza para comparaciones con fechas obtenidas porlamismatécnica,mientrasque«q»esútil a lahoradecompararconfechasobtenidasportécnicasdistintasa la TI..

SubprogramaPLOT—DadoquelamayoríadelossistemasdeobtencióndelascurvasdeTL no permi-ten visualizar más que una o dos curvascontem-poráneamente,estesubprogramapermite el estudiocomparadode hasta7 curvasen pantalla,así comoobteneruna imagenenplotterdelasmismas(Fig. 5).

o 20 40 80

37.31 ± 1.6 ayo7.23 ± .34 mGy/a5160 ± 341 years

o 6.61o2. 2.44a2 2.604 3.79oS 2.27o6 1a7 .3.23

H20 samplecpmK20

Amb. dosea valueH20 sat

11.06.6753.9

a.214.77

H20 grcundcpm¡<20

a counts

43 % fi potasluin42 % fltJ+Th

33 %10 %

15 %

Fig. 4.—Fichafinal dedatoscontodoslosresultadosobtenidosenelcálculodela edaddela muestraCV-1,cerámicaneolíticadelyacimientode la CuevadeLa Vaquera(Segovia).

450

ED1DoserateAge

cx dosefi doseg dose

2556

1.96

824

±00

oo 225

Temperatura <.0)

Fig. 5.—Representacióndelas curvasdeTL enelprogramaPLOT,pertenecientesa la muestraM-11 delTeatroRomanodeMérida. La diferenciacióndelas curvasserealiza enpantallapor colores<a: TL natural; b, c yd: TL irradiada veinte,cua-

renta ysesentasegundos,respectivamente).

Estoes interesanteal objeto devisualizarlas varia-cionesdemuestraamuestra,asícomoparaobservarel crecimiento de la intensidadde TL con lairradiación.Parafacilitar el trabajoconlascurvasdeTI., estesubprogramapermite realizar sustraccionesde curvas(porejemplo,paraeliminarla emisióndefondo,siéstaseharecogidocomounacurvaaparte),cambiarlaescaladevisúalizacióntantoenlavertical(paracurvasdebajaintensidad)comoenla horizon-tal (ampliandoo disminuyendoel intervalodetempe-raturavisualizado),suavizareltrazado(«smoothing»)y desplazarcadauna de las curvasindependiente-menteen la horizontal (*cshifting») para ajustarlosmáximos de emisión. Es posible realizar a su vez eltestdel «plateau»(AITKEN, 1985),elcualnosdaelintervalode temperaturaválido paradatación.

3. Consideraciones finales

El programa ha sido realizado mediante elcompiladordeTurboBasicdeBortlandInternationalInc. (1987), versión 1.0, ocupandola versiónejecutableaproximadamente70 Kb. La toma delosdatosgeneradosporelsistemademedidadeTI. sehaajustadoa los formatosde fichero creadospor el

equipo TI.- DA-lo (B0TI’ER.JENSEN, 1988) delRis0 National I.aboratory (Dinamarca),si bien esposiblemediantecambiosmínimosadaptarloacual-quier tipo de ficherogeneradopor otros equiposderL. LasalidaaPlottercorrespondeaunHP-ColorPro,realizándosela salidaa impresoramediantevolcadosde pantalla.Los gráficosvisualizadosen el monitornecesitande una tarjetaEGA o superior,pudiendocorrerseel programaencualquiertipo de ordenadorcompatiblePC.

BIBLIOGRAFíA

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