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Définition proposée par le Laboratoire CIRAM

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Historique

Le phénomène de luminescence stimulé, par irradiation, par un apport de chaleur ou thermoluminescence (TL), signalé par Boyle en 1664 [1], n'a pu être étudié du point de vue de ses propriétés physiques que dans les années 1930 [2], grâce à la mise au point des tubes photomultiplicateurs.

C'est dans les années 1950 que furent explorés les potentialités de la TL afin de dater les matériaux archéologiques et en particuliers les céramiques [3]. Cependant, l'application de la TL à la datation n'aboutit véritablement que vers le milieu des années 1960 en Angleterre [4-5]. En France, les travaux de datation par TL débutèrent en 1967 et donnèrent lieu à la publication de premiers résultats en 1974 à l'Université de Bordeaux [6-7].

Principe de la méthode

La thermoluminescence repose sur l'étude de la radioactivité naturelle et la capacité des cristaux contenus dans un objet à accumuler les effets de cette irradiation. L'énergie ainsi apportée, où dose d'irradiation, exprimée en grays (Gy), est stockée dans des "centres pièges". Cette énergie est proportionnelle à l'intensité de la radioactivité du lieu de conservation ou d'enfouissement de l'objet et au temps pendant lequel les cristaux sont soumis à cette irradiation. La TL correspond à l'émission de lumière (luminescence) provoquée par un apport d'énergie sous forme thermique (thermo). L'intensité de cette luminescence est proportionnelle à l'énergie absorbée par le cristal et dépend donc de la dose d'irradiation accumulée au cours du temps.

Les expériences de TL permettent de déterminer la dose d'irradiation naturelle (QNat) reçue depuis un instant zéro qui correspond au dernier chauffage du matériau.

Pour une datation, il est nécessaire de déterminer la dose d'irradiation annuelle (I) reçue par les cristaux. Elle rend compte de la quantité d'énergie déposée chaque année dans les cristaux par les particules α et β et les photons γ. Elle recouvre l'irradiation qui émane de l'objet lui-même et de son environnement.

Le rapport de ces deux grandeurs donne l'age entre l'instant zéro et l'étude de l'objet en laboratoire :

Evaluation de l'ancienneté

Nous venons de voir que pour effectuer une datation, il est nécessaire de mesurer deux valeurs, QNat et I. L'étude par TL d'objets hors contexte d'enfouissement ne permet pas de faire une datation a-proprement parlée.

Cependant, la mesure de QNat permet d'évaluer l'ancienneté et d'apporter une information objective sur l'authenticité ou non de l'objet étudié, en considérant une dose d'irradiation annuelle comprise entre 4 et 6 mGy/an. Ce qui correspond à la grande majorité des cas mesurés.

Bibliographie

[1] R. Boyle, 1664, Experiments and considerations upon colours with observations on a diamond that shines in the dark, Henry Herringham, London.

[2] F. Urbach, 1930, Zur luminesczenz der alkalihalogenide: II. Messungmethoden; erste ergebnisse; zur theorie der thermoluminesczenz, Sitzungsberichte Akademlie der Wissensxhaften in Wien, abteilung IIa, 139 band, heft 1-10, p. 363-372.

[3] F. Daniels, C.A. Boyd and D.F. Saunders, 1953, Thermoluminescence as a research tool, Science, n°117, p. 343-349.

[4] M.J. Aitken, M.S. Tite and J. Reid, 1964, Thermoluminescence dating of ancient ceramics, Nature, n°202, p. 1032-1033.

[5] M.J. Aitken, D.W. Zimmerman and S.J. Fleming, 1968, Thermoluminescence dating of ancient pottery, Nature, n°219, p. 442-444.

[6] M. Schvoerer, P. Lamarque et J.F. Rouanet, 1974, Datation absolue par thermoluminescence d'une série d'échantillons d'origine archéologique dont deux fragments de grès brûlés provenant niveaux magdaléniens V et VI, Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Paris, tome 279, p. 191-194.

[7] M. Schvoerer, P. Lamarque, J.F. Rouanet et F. Wideman, 1975, Datation absolue par TL, recherche squr la précision de la méthode, appliocation à une série de tessons de céramique sigillée d'Arezzo, Comptes Rendus de l'Académie des Sciences, Paris, tome 281, p. 343-346.

[8] P. Guibert et C. Roque, 2000, La datation par Thermoluminescence, Dossier d’Archéologie, n°253, p. 16-23.

[9] C. Roque, E. Vartanian, P. Guibert, M. Schvoerer, D. Lévine, W. Alva, H. Jungner, 2002, Recherche chronologique sur la culture Mochica du Pérou : datation de la tombe du Prêtre de Sipán par thermoluminescence et radiocarbone, Journal de la Société des Américanistes, vol. 88, p. 227-243.

[10] C. Roque, P. Guibert, E. Vartanian, F. Bechtel, R. Treuil, P. Darcque, H. Koukouli-Chryssanthaki et D. Malamidou, 2002, The Chronology of the Neolithic sequence at Dikili Tash, Macedonia, Greece: TL-dating of domestic ovens, Archaeometry, vol. 44, part. 4, p. 625-645.

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