發展簡史
利用宇宙射線產生的放射性同位素碳—14來測定含碳物質的年齡，就叫碳—14測年。已故著名考古學家夏鼐先生對碳—14測定考古年代的作用，給了極高的評價：“由於碳—14測定年代法的採用，使不同地區的各種新石器文化有了時間關係的框架，使中國的新石器考古學因為有了確切的年代序列而進入了一個新時期。
那么，碳—14測年法是如何測定古代遺存的年齡呢？
原來，宇宙射線在大氣中能夠產生放射性碳—14，並能與氧結合成二氧化碳形後進入所有活組織，先為植物吸收，後為動物納入。只要植物或動物生存著，它們就會持續不斷地吸收碳—14，在機體內保持一定的水平。而當有機體死亡後，即會停止呼吸碳—14，其組織內的碳—14便以5730年的半衰期開始衰變並逐漸消失。對於任何含碳物質，只要測定剩下的放射性碳—14的含量，就可推斷其年代。
正文
元素碳的一种放射性同位素（見放射性），符號劰C，簡寫為14 C。碳14是繼發現氚後，於1940年2月由 S.魯賓和M.D.卡門利用加速的氘核打石墨靶，通過13 C(d，p)14 C核反應發現的，從而改變了當時人們認為氫和碳都沒有半衰期足夠長的放射性同位素可供套用的看法。
碳14是純β- 衰變核素,β- 射線的最大能量為0.155兆電子伏，在空氣中的最大射程為22厘米。碳14的半衰期為5730年。3.7×107 貝可的碳14重0.224毫克。碳14屬低毒性核素，主要親和脂肪，對人體的有效半減期為10天,在人體中的最大容許積存量為1.48×107 貝可。碳14在放射性工作場所空氣中和露天水源中的最大容許濃度分別為1.48×102 和3.7×103 貝可／升。
自然界的碳14是宇宙射線與大氣中的氮反應產生的。但碳14不僅存在於大氣中，隨著生物的吸收代謝（包括經食物鏈進入活的動物和人體）也存在於一切生物體中。由於碳14一面在生成、一面又以一定的速率衰變，所以它在自然界的含量和它對碳12的比值基本保持不變。但是隨著礦物燃料的使用,產生大量非放射性二氧化碳,使大氣中碳14對碳12的比值有所下降;核試驗開始以後,又使自然界的碳14含量和碳14對碳12的比值有所增高。
產生碳14的核反應有13 C(d，p)14 C和 14 N(n，p)14 C等。前一核反應是用加速器來實現的，靶核碳13的天然豐度為1.10％；後一核反應可用反應堆中子輻照來實現，靶核氮14的天然豐度是 99.63％。因此，14 N(n，p)14 C核反應最適用於碳14的大量生產。常用的靶材料有氮化鈹和氮化鋁,後者成本較低。為了提高產品中碳14的豐度,靶材料中的碳12含量越小越好。因此，用作靶材料的氮化鋁須選高純鋁和高純氮來製備。靶子製得後放入反應堆，在高中子注量率條件下輻照2～5年，然後將輻照後的靶材料取出，放入加熱容器內，置於電爐中，在通以高純氧的條件下加高溫，輻照生成的碳14即氧化為14 CO2。當14 CO2隨氧氣通入氫氧化鋇溶液被吸收時，就製成了高豐度的碳14初級產品Ba14 CO3。
碳、氫和氧是構成有機物的三種重要元素。已知的含碳化合物極多,加上碳14的半衰期長、β- 射線能量較低，碳14標記的產品通常可以長期貯存，長期使用，使用又較為安全簡便，所以碳14標記化合物作為示蹤劑在工農業生產研究，尤其是在生物醫學科研中的套用非常廣泛。碳14測年法是美國科學家W.F.利比根據生物體死亡後停止新陳代謝和該生物體中碳14的量因衰變不斷地減少的規律而建立起來的推算生物體死亡年代的方法，已有效而廣泛地用於考古。碳14在基礎科學研究方面的用處也很大，它可用於化學反應機理、碳原子定位、同位素交換、同位素動力學效應、輻射化學效應，以及生理、病理、藥理等的研究。
成分結構
碳—14測年法分為常規碳—14測年法和加速器質譜碳—14測年法兩種。當時，Libby發明的就是常規碳—14測年法，1950年以來，這種方法的技術與套用在全球有了顯著進展，但它的局限性也很明顯，即必須使用大量的樣品和較長的測量時間。於是，加速器質譜碳—14測年技術發展起來了。
加速器質譜碳—14測年法具有明顯的獨特優點。一是樣品用量少，只需1～5毫克樣品就可以了，如一小片織物、骨屑、古陶瓷器表面或氣孔中的微量碳粉都可測量；而常規碳—14測年法則需1～5克樣品，相差3個數量級。二是靈敏度高，其測量同位素比值的靈敏度可達10-15至10-16；而常規碳—14測年法則與之相差5～7個數量級。三是測量時間短，測量現代碳若要達到1%的精度，只需10～20分鐘；而常規碳—14測年法卻需12～20小時。
正是由於加速器質譜碳—14測年法具有上述優點，自其問世以來，一直為考古學家、古人類學家和地質學家所重視，並得到了廣泛的套用。可以說，對測定50000年以內的文物樣品，加速器質譜碳—14測年法是測定精度最高的一種。
二、碳-14標記化合物的套用。
碳-14標記化合物是指用放射性14C取代化合物中它的穩定同位素碳-12，並以碳-14作為標記的放射性標記化合物。它與未標記的相應化合物具有相同的化學與生物學性質，不同的只是它們帶有放射性，可以利用放射性探測技術來追蹤。
自20世紀40年代，就開始了碳-14標記化合物的研製、生產和套用。由於碳是構成有機物三大重要元素之一，碳-14半衰期長，β期線能量較低，空氣中最大射程22cm，屬於低毒核素，所以碳-14標記化合物產品套用範圍廣。至80年代，國際上以商品形式出售的碳-14標記化合物，包括了胺基酸、多肽、蛋白質、糖類、核酸類、類脂類、類固醇類及醫學研究用的神經藥物、受體、維生素和其他藥物等，品種已達近千種，約占所有放射性標記化合物的一半。
套用領域
醫學套用
以碳-14為主的標記化合物在醫學上還廣泛用於體內、體外的診斷和病理研究。用於體外診斷的競爭放射性分析是本世紀60年代發展起來的微量分析技術。套用這種技術只要取很少量的體液（血液或尿液）在化驗室分析後，即可進行疾病診斷。由於競爭放射性分析體外診斷的特異性強，靈敏度高，準確性和精密性好，許多疾病就可能在早期發現，為有效防治疾病提供了條件。
碳-14標記化合物作為靈敏的示蹤劑，具有非常廣泛的套用前景。
生物新技術以及新能源套用
此外，從2004年開始，隨著美國材料與試驗協會開發出ASTMD6866——碳14定年技術的工業套用。碳14逐步套用到了生物材料，生物產品，可再生能源等新技術行業。
ASTMD6866通過測試樣品中碳14的含量來計算出樣品中生物質的含量。由於大氣外層的氮氣受到宇宙射線的轟擊，產生不穩定的碳14，並迅速氧化成二氧化碳（CO2）。經過大氣對流，二氧化碳進入大氣內層。碳14在自然界中不斷產生，且由於衰變又不斷消失。
利用碳-14測定年代
宇宙射線中的中子與大氣中的大量存在的穩定核素氮-14發生N(n,p)C反應能夠產生碳-14，而碳-14又會發生半衰期T=5730年的β衰變變成氮-14，由此構建一個核素平衡。碳-14與氧氣反應生成的二氧化碳被生物圈接收，活體生物體內的碳-14與碳-12濃度比例是一定【經測定，碳-14的同位素豐度為1.2×10^(-12)】的，只有當生物死亡後，碳循環中斷，碳-14逐漸衰變至沒有。在化石標本中採樣測量碳-14的豐度，與1.2×10^(-12)比較，即可計算出生物生活的年代。
比如：一個化石樣品含有碳-14的豐度是4.3×10^(-13)，則可計算出該化石活體生活的年代距今t=ln(No/N)T/ln2=ln[1.2×10^(-12)÷4.3×10^(-13)]×5730÷ln2≈8483.9861年。
