呼吸,其體內的碳14含量大致不變,生物死去后會停止呼吸,此時體內的碳14開始減少.人們可透過傾測一件古物的碳14含量,來估計它的大概年齡,這種方法稱之為碳定年法. （一）斷代原理 自然界存在三種碳的同位素,它們的重量比例是12：13：14,分別用碳-12（C12）；碳-18（C18）；碳-14（C14）表示,它們的含量比例是98.9：1.1：10-10 .前二者是穩定同位素,只有碳-14有放射性,亦稱放射性.碳C14放射β粒子后蛻變為N14,半衰期為5730±40年,反應式為:C14→N14+β一. C14的半衰期只有五千多年而地球存在已有數十億年,自然界卻存在著保持一定水平的放射性碳元素,為使 C14的產生和衰變處于平衡狀態,保持一定水平,必然存在著一種源泉.這個來源就在大氣高空層,在那里,宇宙射錢中子和大氣氮核氏世作用生成C14.發現這一自然現象并用實驗加以證實的是C14法創始人利比(W.F.Libby).他從宇宙射線和人工核反應的研究中得到啟發,認為自然界存在生成C14的條件,有可能檢測出來.經過仔細考查計算,并在實驗中解決了低能量低本底測量上的技術問題,測出了自然C14.由此建立了C14測定年代的方法. 最初,外來的宇宙射線與大氣作用產生宇宙射線中子.宇宙射線中子和大氣中氮核起核反應產生碳-14: 0n1+7N14→⒍C14+1H1 這一反應都在高空完成,新生碳原子在大氣環境中不能游離存在很久,一般都與氧結合生成C14O2分子,C14O2和原來存在于大氣中的CO2化學性能是相同的,因此必然與原有CO2混合參加自然界碳的交換循環運動. 植物通過光合作用將CO2結合成植物組織,動物依植物為生,這就使生物界都混入了C14.動物通過排泄,死亡,植物通過腐爛,沉積,進入表層土壤而使C14進入土壤,大氣與廣大海面接觸, CO2又與海水中溶解的碳酸鹽和CO2進行交換,因此海水、海生物及海底沉積物中都含有C14.所以,凡是和大氣中的CO2進行過直接或間接交換的含碳物質都包含C14. 這種產生C14的自然現象存在已久,同時C14按5730年半衰期衰變減少,這類碳中C14水平必然會到達平衡值.由于碳在自然界的交換循環相當快,處于與大氣互相交換的各種物質在名地的C14水平基本上是一致的. 利用這種到處都 存在C14的自然現象就可以用來斷代.例如陸地生物、海洋生物在生命過程中由于同大氣經常交換,衰變掉的C14經常能得到補充,但一旦停止了交換（如死亡、沉積）,其C14就再得不到補充,C14水平因衰變而降低,每5730年降為原有水平的一半值.因此測量標本現存的C14放射性水平和它原始放射性水平相比較,就可以算出死亡或停止交換的年代,當然,幾千年或幾萬年前處于交換狀態的動植物的放射性水平是無法測知的,但若假定這種產生C14的自然現象幾萬年來都沒有什么變化,就可以用現在世界各地處于交換平衡狀態的動植物放射性水平,作為標本的原始放芹春射性水平,即所謂“現代碳”放射性標準. 我國自主研究,在1981年制定出了適合中嫌核耐國的現代碳標準,即“中國糖碳標準”,經過國內和國外的測試,數據可靠,得到了國內外的一致好評. 放射性衰變規律可用數學式表示,標本年代的計算公式如下： A=τln No/NA A： 標本年代 τ：C14平均壽命 NA：標本現有放射性 No：標本原始放射性 C14平均壽命是一個常數,由實驗測定,測出No、NA即可計算出標本年代. 但是,上面的結論要基于以下幾點的假設： ① 假設大氣中 C 的產生率不變. ② 假定放射性衰變 規律不變,不受任何外界環境的影響,生物樣品一旦死亡就停止與碳儲存庫進行自由交換．③ 地球上各 交換庫中 C 的放射性比重不隨時間、地點、物質種類而改變,這個假設經檢驗基本成立 .國際公認 C 測年中的 B P 起算點是 1950 年（因為之后人工核爆炸產生的大量 C 對大氣影響很大,而且從18世紀工業革命之后,大氣中的普通C大大增加,對C的比率影響很大）④樣品根本沒有受到污染,如果不小心混入了早期或晚期的碳,那測出的結果跟我們想要的肯定會有很大差距. 這就是C14斷代的原理,由于這一方法所依據的是原子核的變化.這種變化不受周圍環境的物理、化學條件的影響,而C14半衰期（5730年）正適用于對幾千年到幾萬年的標本進行斷代.另外,一些含碳的物質,如木、草、骨、貝殼等動植物遺骸在古代遺址中普遍存在,因此,C14法自1950年建立起,就成為有力的斷代手段而廣泛應用于史前考古學和第四紀晚地質學. （二）測量技術 C14測定年代方法在技術上不同于一般放射性同位素測量,它的特點是放射性強度弱,能量低,自然碳中C14含量僅為1.2×10一10 %,每克碳的放射性強度僅幾微微居里,即每分鐘約有10 多個原子衰變,標本的年代越久遠,放射性還會迅速降低,如二萬年以上的標本,其計數率就會降到每分鐘一次以下.針對這種情況,必須專門設計低本底低能量β射線的高效率探測器,把標本中的碳制備成探測器的組成部分,并在特制的屏蔽室中進行測量.如氣體法將標本碳全部轉成計數管中的計數氣體,液體法則全部轉成閃爍液的溶劑,這些基本要求就決定了C14年代測定必須要有一個完備的實驗室,包括設有化學處理,標本制備的系統,完善的屏蔽設備,特制的探測器和能長時間工作而又穩定的電子測量系統,并且經過精心的操作才能保證數據準確可靠.