自然（rán）界中碳（tàn）元素（sù）有三種同位素，即穩定同位素12C、13C和放射性同（tóng）位素14C，14C的半衰期為5730年，14C的應用主要有兩個方麵：一是在考古學中測定生物死亡年代，即放射性測年法；二是以14C標記化合物為示蹤劑，探（tàn）索（suǒ）化學和生命科學中的微觀運（yùn）動。
一、14C測年法
自然界中的14C是宇宙射線與大氣中的氮通過核反應產生的。碳-14不僅存在於大氣中（zhōng），隨著生物體的吸收代謝，經過食物鏈進（jìn）入（rù）活的動物或（huò）人體等一切生物體中。由於碳-14一麵在生（shēng）成，一麵又以一定的速率在衰變，致使碳-14在自然（rán）界中（zhōng）（包括一切生（shēng）物體內）的含量與穩定同位素碳-12的含量的相對比值（zhí）基本保（bǎo）持不變。
當（dāng）生物體（tǐ）死亡後，新陳代謝停止，由於碳（tàn）-14的不斷衰變減少，因此體（tǐ）內碳-14和碳-12含（hán）量的相對比值相應不斷減少。通過對生物體出土化石中（zhōng）碳（tàn）-14和碳-12含量的（de）測定，就可以準確算出生物體死亡（即生存）的年代。例如某一（yī）生物體（tǐ）出土化石，經測定含碳（tàn）量（liàng）為M克（或碳-12的質量），按自然界碳的各種同（tóng）位素含量的相對比值（zhí）可計（jì）算出，生物體活（huó）著時，體（tǐ）內碳-14的質量應為 m克。但實際測得體內碳-14的質量內隻（zhī）有m克的八分之一，根據半衰期可知生物死亡已有了3個5730年（nián）了，即已死亡了一萬（wàn）七千二（èr）百九十年了。美國放射化學家W．F．利比因發（fā）明了放（fàng）射性（xìng）測年代的方法，為考古（gǔ）學做出了（le）傑出貢獻而榮獲1960年諾貝爾化學獎。
由於碳-14含量（liàng）極低，而且半衰期很長，所以用碳-14隻（zhī）能準確測出5～6萬年以內（nèi）的出土文物，對於年代更久遠的出土文物，如生活在五十（shí）萬年以（yǐ）前的周（zhōu）口店北京猿人，利用（yòng）碳-14測年法是無法測定出來的。
二、碳-14標記化合（hé）物的（de）應用
碳-14標記化合物是指用放射性14C取（qǔ）代化合物中它的穩定同位素碳-12，並（bìng）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（yǒu）相同的化學與生（shēng）物學性質，不同的隻是（shì）它們帶有放射性，可以利用放（fàng）射性探（tàn）測（cè）技術來追蹤（zōng）。
自 20世紀 40年代，就開（kāi）始了碳-14標記化合物（wù）的研製、生產和應用。由於碳是構（gòu）成有機物三大（dà）重要元素之一，碳-14半衰期長，β期線能量較低，空氣中最大（dà）射程 22cm，屬於低毒核素，所以碳（tàn）-14標記化合物產品應用範圍廣。至80年（nián）代，國際上以商（shāng）品（pǐn）形式出售的碳（tàn）-14標記化合物，包括了氨（ān）基酸、多（duō）肽、蛋白質、糖類、核酸類、類脂類（lèi）、類固醇類及醫學研究用的神（shén）經（jīng）藥物、受體、維生素和其他藥（yào）物等，品種已達近千種，約占所有放射性（xìng）標記化合物（wù）的一半。
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（dài）發展（zhǎn）起來（lái）的微量分析技術。應用這種技術隻要取很少量的體液（血液或尿液）在化驗室分析後，即可進行疾病診斷。由於（yú）競爭放射性分析體外診斷的特異（yì）性強，靈（líng）敏度高（gāo），準確性（xìng）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（gòng）了條件。
碳-14標記化合物作為靈敏的示蹤劑（jì），具有非常廣泛的應用前景。