现代放射性碳同位素方法的进步主要体现在两个方面,即,待测样品的制取和测试技术。最早用来成功测定14 C的放射性的方法是固体法。 Libby将标本用化学方法制备成纯净碳末涂在屏栅盖革管的管壁作阴极,同时计数管用重金属层屏蔽以除去大部分宇宙射线和环境放射性,在标本计数管外围一圈盖革管以消除宇宙射线中高能带电离子,从而成功测定了样品的14C放射性,奠定了放射性碳同位素方法的基本理论及实验基础。之后,随着正比计数的发展,1953～ 1954年间建成了气体法,因其在操作和精确度方面的优势逐渐取代了固体法。依据某些物质给高能粒子碰撞候其分子被激发出并伴随发光现象,液体闪烁分光计技术逐渐发展起来,至今在实验室里仍被普遍使用。遗憾的是,液体闪烁计也会受到苯中杂质的影响使输出脉冲电流减弱,需要进行修正。近年来许多学者对它进行改进,取得了更好的效果。如Charman等研制了ICELS系统,使得14C的测定精度超过了以往很少出现的0.04% 。然而,直到加速器质量分光计(Accelerator Mass Spectrometry)的发明及使用,才使得14C的测试技术真正跃入了新的阶段,这对放射性碳同位素研究的发展起到了极大的推动作用。

1977年,这种设备由Rochester/Toronto和the GeneralIonex Corporation发起,后于Simon Fraser& Mc-Master大学研制成功。与传统方法相比,其测量敏感度很高,可达到10-15 (同位素比值),所需样品量却只要毫克级,而且测定时间也大大缩短。虽然现在全世界已有130余个放射性碳测年实验室,但是由于AMS的造价昂贵及测定费用过高,使该技术的普遍使用受到一定限制。然而,许多因素仍对放射性碳测定技术有一定影响,如半衰期的测定、同位素的分馏以及大气中14C浓度变化等。因此,测试数据结果常呈现不准确性、偏离性甚至是导致非正常值的出现,每10到20个14 C测年数据就有1个远离正常值。可见,使用统计方法对14C年龄进行校正十分必要。值得一提的是,由树轮、珊瑚、有孔虫类获得数据而绘制的IntCal校正曲线,2004年又推出了最新版本取代了1998版本,把可校正年龄又向前推进了2000年,达到26 000年。随着信息技术的发展,目前许多计算机软件程序已被用于14C研究的数据分析和校正中,从而大大提高了数据的处理效率和测定精度。例如,英国谢菲尔德大学概率统计学院研制的B Cal系统可以在线查询校正曲线年龄; P.J.Reimer和R.W.Reimer研制的CaliBomb程序专门为核爆炸后14 C测定提供在线校正;除此之外,还有P.J. Reimer,和R.W. Reimer的CALIB 5.0,J.vander Plicht的WinCal25等软件。进行放射性碳研究的数据处理量巨大,因此能够提供高效存储、查询的数据库的建立则显得十分迫切和必要。目前,美国、加拿大、英国、意大利等国已经分别建立了这种数据库和搜索引擎。

一方面是用于测年, 1952年美国科学家Libby发表了《 Radiocarben Dating》一书,标志着14C测年法的诞生。其主要原理为14 C与12 C的比值在自然界(包括大气圈、生物圈)中保持基本不变,当生物体死亡后,新陈代谢停止,不再摄入14C,而14C又继续衰变,因比值不断增大,就可以通过该比值的测定来算出生物体死亡的年代。这一方法被广泛用于考古、地质科学的研究中。另一方面则是标记作用,即用14 C取代化合物中12C,与未标记化合物相比,物理化学性质没有改变,只是带有放射性。这样,通过放射性的测量人们就可以清楚的得到化合物运移的路径和过程。这一方法被广泛用于医学、地质、农业、水利等行业。

14C对于水文地质的研究也具有相当重要的意义。大气圈中不断生成的新的14C由于其自身的衰变和被生物圈和水圈的物质吸收,从而使得大气中14 C浓度维持相对的动态平衡。其中每年生成天然14 C约9.8 kg,大气中总累积量约80 t。许多学者对大气中14C的产生速率及其分布、变化进行了研究(例如,K.Hughen等[4]; Usoskin[5])。大气圈中14C通过光合作用和呼吸作用进入生物圈,同时与水圈及岩石圈进行交换。这样,在大气圈、生物圈、水圈及岩石圈中14C的循环得以形成,其相互关系密切。

可见,在这种天然循环的过程中,14 C所带入的各种环境信息,无疑与各种水体的成因密切相关,而且,各水体中所含14 C物质从交换储存库转入非交换存库,也间接赋予以定年的意义。除此之外,水文地质条件的复杂性使得补、排边界以及地下水流动路径难以确定,地下水岩作用的过程更是无法弄清,而14 C的灵敏示踪剂本领恰恰弥补了手段的不足,为水文地质学的研究增添了无限的动力。14C技术的不断进步,对水文地质学发展起着广泛的推动作用。