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Préparation des échantillonsTout d’abord il y a la réception des échantillons. Puis les échantillons recueillis sont nettoyés, tous les échantillons ne sont pas traités de la même façon. Les échantillons végétaux doivent donc d'abord être examinés en détail, puis nettoyés pour éliminer les carbonates et les matières humiques qui se seraient déposés dessus et finalement séchés pour pouvoir être brûlés. Alors que les os sont placés dans un extracteur de matière organique. La préparation peut duré quelques semaines car elle conditionne les réussites de la datation.
Une fois l'échantillon préparé on peut passer à la phase de comptage. Il existe deux méthodes : par scintillation ou par spectrométrie de masse. Nous traiterons seulement de la deuxième puisqu'elle a pris le pas sur la scintillation (elle est notamment plus précise et require moins de matière).
La radioactivité naturelle du carbone 14 est si faible qu'on doit traiter au moins un gramme de carbone pour compter en quelques jours un nombre significatif de désintégrations.
Avec un accélérateur, on mesure en une heure seulement le rapport carbone 14/carbone 12 d'échantillons contenant seulement un milligramme de carbone.
Jusqu'en 2002, le CNRS et le CEA exploitaient le Tandétron (voir la figure).
Fondé sur le même principe, un nouvel appareil destiné à le remplacer est aujourd'hui testé.
Avec un accélérateur, on distingue les deux isotopes en exploitant leur différence de masses.
On ne peut pas utiliser un spectromètre de masse classique, car les ions parasites de masse comparable à celle du carbone 14, tels le 14N, le 13CH, et le 12CH2, sont cent millions de fois plus nombreux que les ions carbone 14 à mesurer.
Le meilleur moyen d'obtenir une mesure représentative de cet isotope peu abondant est d'utiliser un spectromètre de masse couplé à un accélérateur de particules, qui sélectionne les ions recherchés.
Pour dater un échantillon, on commence par le transformer en graphite, la forme cristalline du carbone. Puis on le place dans une source (1) où il est bombardé par un faisceau de césium; celui-ci éjecte des ions négatifs de l'échantillon.
Les plus nombreux d'entre eux, les ions azote (14N-), sont éliminés d'emblée, car ils sont très instables et disparaissent sitôt créés. Le faisceau d'ions restants est accéléré par une plaque portée à une tension positive (2), puis il traverse un aimant (3): le champ magnétique courbe la trajectoire des ions, selon un rayon qui dépend de leur masse; on sélectionne alors les ions de masse 14.
Ces ions entrent dans un accélérateur tandem, un appareil qui produit un champ électrique symétrique: la tension électrique croît le long du parcours des ions jusqu'au centre de l'appareil, où elle vaut deux millions de volts; puis la tension décroît jusqu'à zéro.
Dans la première partie du tandem, les ions négatifs sont donc accélérés. Lorsqu'ils arrivent dans la partie centrale (4), ils percutent un nuage d'argon présent sous très faible pression.
Là, les ions parasites 13CH et 12CH2 sont cassés et donnent des ions carbone 13, carbone 12 et hydrogène, tandis que les ions carbone 14 perdent plusieurs électrons et deviennent positifs.
Ces ions positifs sont alors accélérés dans la seconde partie du tandem où la tension décroît. À la sortie de la machine, on sépare les divers ions en fonction de leur masse (5) et on compare les ions carbone 14 à mesure qu'ils arrivent (6).
Cette méthode repousse les limites de la datation au carbone 14 puisqu'elle permet de dater des fossiles vieux de 45000 ans tout en réduisant le temps de l'expérience.
Avoir compté les noyaux de carbone 14 (ou l'activité de l'échantillon) et ensuite avoir utilisé les formules mathématiques ne suffit pas. Il faut utiliser une courbe de calibration. En effet le résultat n'est pas sûr. La méthode de datation par le carbone 14 présente quelques limites.
Limites et Avantages