加速器质谱

摘要： 锕系超铀元素Pu主要来自于各类人工核活动,现广泛存在于自然界中.其在多个基础研究及应用领域具有重要研究和使用价值,并已得到广泛应用.本文比较了目前Pu的主要测量方法,对各种方法的优缺点加以分析.在所有Pu的测量方法中,加速器质谱(AMS)方法具有样品用量小、测量时间短、能区分239Pu与240Pu,同时探测限低等优点,是从技术上最适合于测量超痕量Pu的方法.国外已有澳大利亚、奥地利、瑞士等多个国家的实验室基于各自的AMS系统设备参数建立了不同的AMS测量Pu的方法.本文对国外已建立的AMS测量Pu的方法进行介绍和总结,对中国原子能科学研究院(CIAE)现已开展的相关研究作了介绍.CIAE基于350 kV AMS系统建立的Pu测量方法探测限达到1×106原子.

摘要： 为了开展加速器质谱仪(accelerator mass spectrometry,AMS)在14 C测量方面的研究,研制了可采用锌法、氢法、氢化钛法制备14 C样品的装置,该制样系统以石英玻璃为主要结构材料,分为以下三个单元:系统真空维护单元、CO2纯化单元和CO2还原单元.为验证此装置的可靠性,进行了系列14 C样品的制备实验,得到的石墨产率基本达到80％,同时对商业碳粉、树木的含碳量与实验过程中测量区域对应的CO2量进行了线性拟合,结果呈现明显的线性关系.对一批标准样品和本底样品进行AMS测试,结果显示每个样品12 C-的引出束流均大于20μA,系列空白样品的测量结果表明,14 C/12 C丰度比平均值为1.061×10-15,样品制备系统稳定且在制样过程中引入的碳污染较小,符合制样要求,现代木头样品的AMS绝对测量值为(9.13±0.05)×10-13,与预期值～9.0×10-13相符合.上述结果表明,该系统结构紧凑,能避免相互污染,高效且便于操作,满足AMS对14C样品的测试要求.

摘要： 铀微粒同位素比测定在核保障环境取样中发挥着重要作用,目前铀微粒中次同位素比的准确测定方法尚未完善.本工作使用小型加速器质谱研究了一种直接测量铀微粒中次同位素比的分析方法,采用CRM铀系列同位素标准样品,选取不同丰度、不同粒径的铀微粒进行测量分析,CRM-U200、CRM-U970微粒234 U/235 U和234 U/236 U同位素比的测量值与标称值之间的相对误差分别小于10％ 和20％,该法可实现微米级铀微粒的高灵敏测定,为单铀微粒的次同位素比分析提供了新的技术路线.

摘要： 为开展90Sr在核环境监测、医学示踪等领域的应用,本文基于中国原子能科学研究院的加速器质谱(AMS)装置开展了90Sr的AMS测量方法研究.从负离子引出方法、AMS系统传输条件、Q3D磁谱仪的同量异位素分离技术和多阳极气体电离室的离子鉴别方法等对90Sr的AMS测量技术进行了系统研究,有效排除了测量时的本底干扰,使得90 Sr的测量灵敏度达90Sr/Sr=9.2×10-13,为开展基于90Sr的应用奠定了基础.

摘要： 以一位考古人员在三峡悬棺考察的故事为载体,介绍了放射性碳定年法的基本原理、常用检测方法和应用,系统地科普了14C定年相关知识;介绍了放射性碳样品分类、取样、分析方法;同时介绍了川渝地区的崖墓文化,向读者展现了古巴蜀的独特魅力.

摘要： 操作超铀核素的核设施,涉及到低能X/γ射线、中子、α粒子及α气溶胶.针对其特殊性及目前存在的主要问题,在场所辐射监测、工作人员监测、环境监测等方面获得了突破性进展.建立了基于电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的气溶胶实时连续监测装置和方法,在测量时间为1 min的情况下,系统对239 Pu气溶胶的探测下限(LOD)为1.7×10-5 Bq/m3,远低于导出空气浓度(DAC)限值(对于M和S类239Pu的DAC分别为0.3Bq/m3和1.0Bq/m3);建立了基于碲锌镉(CZT)常温半导体的场所周围剂量当量测量系统,该系统对X/γ射线的能量下限低至15 keV,满足低能X/γ射线探测的要求;针对人员安全建立了基于加速器质谱(AMS)的尿钚测量方法,对239 Pu的LOD为1.1μBq(0.47 fg),比传统的α谱仪测量方式低2个量级;同时,建立的AMS系统可进行环境样品等的测量.

摘要： 古代字画的年代决定了字画的价格,其年代的鉴定是收藏界非常关心的问题和难题.本文采用GXNU-AMS(广西师范大学单极静电14 C专用AMS)14 C测年法(14 C-AMS)测定一幅古画的年代.结果显示,GXNU-AMS系统具备良好的测试条件;此古画纸质材料的14 C年龄为(489±20)BP,经年轮校正曲线校正后的结果显示属明代早期(1412-1444 AD),与古画内容描述的年代相符.

摘要： 60Fe在超新星的爆发、天体的合成溯源等核天体物理研究中有广泛的应用,在生物医学方面也可以作为示踪剂研究生物体中铁的新陈代谢,除此之外,60Fe作为反应堆中子活化产物,对核设施、核安全方面也有着重要的作用.利用加速器质谱可测量60Fe,通过增强负离子引出束流,同时压低同量异位素60Ni的干扰可提高60Fe测量灵敏度.本工作对60Fe样品制备和束流引出过程进行实验,并从束流强度、压低干扰、电子亲和势与束流的关系、导电介质的选择以及实验过程中发现的问题进行讨论.实验结果表明,测量60Fe最佳的样品形式是Fe2O3,离子引出形式为FeO,掺导介质是Ag粉.

摘要： 长寿命的宇宙射线成因核素和人工生成核素如14C、10Be、26Al和129I等在环境科学具有非常重要的意义.然而,由于他们半衰期长、含量及其低(同位素丰度比在10-10-10-16范围).采用传统质谱和放射性测量方法都不能够事先对其准确测量,目前只有加速器质谱(AMS)是最为有效的测量方法.本文介绍AMS原理、技术发展现状、测量方法以及在环境保护中的应用.

摘要： 研究了不同淋洗液浓度对加速器质谱测量用NH4 HfF5制样过程中阳离子交换产额的影响,用重量法对产额进行了表征.并对多相法合成的NH4 HfF5样品进行热处理,研究了不同温度处理下对样品物相的影响,用XRD进行了表征.研究了三种(液相、同相和多相)合成方法对样品中180 HfF5-离子束流和19F/16O-比值的影响,用离子源进行了测量.结果表明:在阳离子交换过程选择60 mL 1mol/L为淋洗液时,阳离子交换产额可达97%.多相法合成的NH4 HfF5样品在573 K热处理1h后物相转变为NH4 Hf2F9,在773 K、973 K、1173 K和1373 K热处理1h后物相则转变为HfO2,说明在热处理高于573 K后NH4 HfF5热稳定较差.多相法合成的NH4 HfF5样品中19F/16O-比值能达到35,180 HfF5-离子束流能达到560 nA,优于液相和同相法合成的样品.

摘要： 中国原子能科学研究院（CIAE）的HI-13串列加速器质谱计系统（AMS）建立于二十世纪八十年代末期，许多长寿命放射性核素的测量方法已经建立。但是，随着一些中重核素应用需求的不断发展，原有的CIAE-AMS系统已经不能满足测量需求。简要介绍了近年来对系统进行的一系列升级改造情况。

摘要： 探索了用于加速器质谱（AMS）测量用NH4HfF5样品的多相合成方法。HfO2样品通过分离纯化流程后，与NH4HF2进行反应制成NH4HfF5，并用加速器质谱进行测量。结果表明：α-安息香肟萃取是降低182W含量的重要步骤；多相合成法制备的NH4HfF5样品中180HfF5-的引出束流强度是同等条件下液相合成法的3～4倍；制样方法（固相合成法、液相合成法）对182W/Hf比值影响不大；NH4HfF5中182W/Hf的比值低至10-11g·g-1量级。采用XRD和XPS表征了NH4HfF5粉末的结构。结果表明，NH4HfF5样品主要含有N，Hf和F元素，其中Hf主要以+4价态存在。

摘要： 加速器质谱(AMS)是基于加速器和离子探测器的一种高能同位素质谱(MS).它克服了传统MS存在的分子本底和同量异位素本底干扰的限制,因此具有极高的同位素丰度灵敏度,对于14C(5730a),10Be(1.5×106a),36Cl(3.0×105a)和41Ca(1.02×105a)等核素测量的丰度灵敏度达到了10-15(传统MS的同位素丰度灵敏度最好为10-8).因此，AMS在环境、考古、生物医学、地学、核与核安全等许多领域具有极其广泛的应用前景。报告内容包括:(1)介绍AMS原理和特点:(2)着重介绍AMS技术发展、现状以及未来发展趋势;(3)介绍我国的AMS技术发展以及在国际上的地位与作用。

摘要： 铝是地球上含量最多的金属元素,也是人体的微量元素之一,但不是必需的微量元素.人体摄入过多的铝,引起多种疾病.包括铝的代谢动力学、生物利用度及铝引起各种疾病的机制,目前没得到全面准确的研究,主要原因是缺少合适的示踪剂.26A1由于其核性质,用于生物示踪有其他铝同位素不可比拟的优点,很少量26A1就能满足人体长期示踪实验需要.通过使用26A1示踪,加速器质谱(AMS)作为测量手段,建立和完善26A1-AMS动物示踪的技术和方法,监测铝在大鼠血样中的代谢规律及其生物利用度,为研究铝的毒性提供方法与数据,也为完善由铝引起各种多种疾病的防治策略提供科学依据.

摘要： 2011年3月11日,日本东部近海发生9.0级大地震.地震及其引发的海啸导致东京电力公司福岛第一核电站发生事故,向大气和海洋排放大量放射性物质.这些进入大气和海洋的放射性物质将向何处去,对周边国家是否有影响,如何影响;对海洋生态环境的影响如何,成了人们极为关注的问题,解答这些问题需要测量海洋环境中的放射性核素,问题是海洋放射性监测的采样、制样和现场测量方法至今仍没有很好解决.本文对这些问题作了论述.提出要发展加速器质谱方法，建立应用HPGe谱仪的现场测量系统，发展核电站环境气载放射性核素自动监测系统。

摘要： 在端电压为3 MV的AMS装置上实现36Cl及其他中重核素的高灵敏测量是AMS技术发展的重要方向之一.为进一步提高充气飞行时间探测方法中36S的压低能力,本文研究了36S和36Cl在P10、异丁烷和丙烷气体中的能量歧离和角度歧离.在32 MeV的入射能量下测量了几个地下水样品中36Cl的含量,测量结果与72 MeV能量下的测量结果相符.测量结果表明,采用充气飞行时间探测方法在3 MV的串列加速器上测量36Cl时,探测限为36 Cl/Cl≈10-14,当样品中36Cl/Cl≈10-13时测量不确定度为30％.

摘要： 10Be 是加速器质谱（AMS）测量中重要性仅次于14C 的核素，在第四纪地质研究等方面发挥着重要作用。为了更好地开展岩石暴露年龄测定和黄土中10Be浓度测量等应用研究，北京大学加速器质谱（PKUAMS）在深入研究离子鉴别物理过程的基础上，设计研制了一台气体探测器，10Be探测效率达到了90%以上，10Be 粒子计数率明显增加。在离子源引出只有1.2μA的情况下（最大值可达2μA），标准样品NIST的10Be粒子计数率已达到23counts·s-1。采用新探测器后，10Be测量的机器本底约为5×10-15，比原来略有改进。

摘要： 北京大学2004年从美国NEC公司引进的PCAMS系统，所采用的1.5SDH-1 型输电链式串列静电加速器的端电压只有0.6MV，这种小型化的加速器对束流引起的束载效应也更加敏感，而且经过多年的运行，加速器纹波逐渐变大以至对测量稳定性造成一定影响。本文通过对NEC 的1.5SDH 型串列静电加速器出现的纹波加大导致加速器高压不稳现象的实验研究，描述加速器稳压系统结构、性能以及我们在减小加速器纹波过程中所发现的问题和解决方法。

摘要： 本发明提供了一种加速器质谱装置，包括用于产生负离子的离子源，离子源产生的负离子通过注入系统进入串列加速器，串列加速器连接至分析系统并且分析系统连接至探测器；其中，串列加速器包括第一加速管、气体剥离器和第二加速管，第一加速管、气体剥离器和第二加速管依次连接；注入系统包括第一静电分析器和注入磁铁；分析系统包括分析磁铁和第二静电分析器。本发明还提供了一种基于该加速器质谱装置的测量方法。本发明通过对加速器质谱装置进行优化设计以简化其结构并提高装置的质量分辨和传输效率，从而实现痕量或超痕量多核素的高效、高灵敏测量。

摘要： 本发明提供了一种基于低能散RFQ加速器的加速器质谱装置及相应的加速器质谱14C测量方法，属于加速器质谱技术领域。该加速器质谱装置包括：离子源、聚束器、RFQ加速器、电子剥离器、高能分析系统以及探测器，上述部件按顺序联接，RFQ加速器分别将14C、12C、13C离子加速到一定能量以进行电子剥离，可消除分子离子干扰。本发明用低能散的RFQ加速结构作为14C测量加速器质谱(AMS)系统中的离子加速装置，通过交替改变馈入RFQ加速器的射频功率实现14C、12C、13C三种离子的交替加速。不需要传统AMS中的钢筒、绝缘气体、交替注入系统等，整体结构简化。

摘要： 本发明公开了一种用于加速器质谱的石墨制样系统及制样方法，该系统包括二氧化碳制备单元、二氧化碳纯化与石墨制备单元、以及控制与检测单元；其中：二氧化碳制备单元包括第一样品接口、二氧化碳捕集器、载气接口、第一真空电磁阀、第一机械泵、第一不锈钢管道、第一真空计、电磁关断阀、燃烧装置、第一石英管、以及第一载气气瓶；二氧化碳纯化与石墨制备单元包括分子泵、第二机械泵、第二真空电磁阀、第二不锈钢管道、第二真空计、四通电磁阀、冷凝冷阱、冷却盘管、还原气接口、三通电磁阀、石墨合成反应器、压力传感器、加热系统、冷却水收集器及帕尔贴冷却器、第二石英管、第二载气气瓶、还原气瓶、以及第二样品接口。

摘要： 一种在线加速器质谱测量系统包括：快速取样子系统，样本处理子系统，小型加速器质谱测量子系统；所述快速取样子系统，样本处理子系统，小型加速器质谱测量子系统按序连接；所述快速取样子系统用于采集初始样本并将所述初始样本发送至样本处理子系统；所述样本处理子系统用于对快速对所述初始样本进行制备以获得气体样本，并将所述气体样本发送至所述小型加速器质谱测量子系统进行测量。本发明包括以下优点：第一、能够实现在测量现场的安装；第二、能够实现在线或准在线的测量；第三、能够扩大AMS的应用范围。

摘要： 本发明的实施例提供了一种用于同位素测量的加速器质谱装置，其包括离子源、注入系统、加速管、气体剥离系统、分析系统以及探测系统，其中，离子源与注入系统连接，注入系统的输出端与加速管连接，加速管的输出端与气体剥离系统连接，气体剥离系统的输出端与分析系统连接，分析系统连接至探测系统；离子源用于产生同位素负离子；注入系统对同位素负离子进行分离，并且使同位素负离子交替注入加速管；加速管对经注入系统分离后的负离子进行加速；气体剥离系统将加速后的负离子转化为正离子，同时将分子离子瓦解；分析系统对正离子进行分析后将正离子送入探测系统，探测系统对上述正离子进行测量。本发明的装置结构紧凑、涉及的操作流程简单。

摘要： 本申请实施例提供了一种加速器质谱测量系统，涉及AMS技术领域。该加速器质谱测量系统包括：ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统；所述ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统按序连接；所述ECR强流正离子源子系统用于产生多电荷态的强流正离子；所述强流加速器子系统用于直接对强流正离子进行加速。本申请实施例具有束流强、总效率高和压低本底能力强等优点，能够大幅度提高测量的丰度灵敏度。

摘要： 本发明提供了一种加速器质谱装置，包括用于产生负离子的离子源，离子源产生的负离子通过注入系统进入串列加速器，串列加速器连接至分析系统并且分析系统连接至探测器；其中，串列加速器包括第一加速管、气体剥离器和第二加速管，第一加速管、气体剥离器和第二加速管依次连接；注入系统包括第一静电分析器和注入磁铁；分析系统包括分析磁铁和第二静电分析器。本发明还提供了一种基于该加速器质谱装置的测量方法。本发明通过对加速器质谱装置进行优化设计以简化其结构并提高装置的质量分辨和传输效率，从而实现痕量或超痕量多核素的高效、高灵敏测量。

摘要： 本发明提供了一种基于低能散RFQ加速器的加速器质谱装置及相应的加速器质谱14C测量方法，属于加速器质谱技术领域。该加速器质谱装置包括：离子源、聚束器、RFQ加速器、电子剥离器、高能分析系统以及探测器，上述部件按顺序联接，RFQ加速器分别将14C、12C、13C离子加速到一定能量以进行电子剥离，可消除分子离子干扰。本发明用低能散的RFQ加速结构作为14C测量加速器质谱(AMS)系统中的离子加速装置，通过交替改变馈入RFQ加速器的射频功率实现14C、12C、13C三种离子的交替加速。不需要传统AMS中的钢筒、绝缘气体、交替注入系统等，整体结构简化。

摘要： 本发明公开了一种用于加速器质谱的石墨制样系统及制样方法，该系统包括二氧化碳制备单元、二氧化碳纯化与石墨制备单元、以及控制与检测单元；其中：二氧化碳制备单元包括第一样品接口、二氧化碳捕集器、载气接口、第一真空电磁阀、第一机械泵、第一不锈钢管道、第一真空计、电磁关断阀、燃烧装置、第一石英管、以及第一载气气瓶；二氧化碳纯化与石墨制备单元包括分子泵、第二机械泵、第二真空电磁阀、第二不锈钢管道、第二真空计、四通电磁阀、冷凝冷阱、冷却盘管、还原气接口、三通电磁阀、石墨合成反应器、压力传感器、加热系统、冷却水收集器及帕尔贴冷却器、第二石英管、第二载气气瓶、还原气瓶、以及第二样品接口。

摘要： 本发明的实施例提供了一种用于同位素测量的加速器质谱装置，其包括离子源、注入系统、加速管、气体剥离系统、分析系统以及探测系统，其中，离子源与注入系统连接，注入系统的输出端与加速管连接，加速管的输出端与气体剥离系统连接，气体剥离系统的输出端与分析系统连接，分析系统连接至探测系统；离子源用于产生同位素负离子；注入系统对同位素负离子进行分离，并且使同位素负离子交替注入加速管；加速管对经注入系统分离后的负离子进行加速；气体剥离系统将加速后的负离子转化为正离子，同时将分子离子瓦解；分析系统对正离子进行分析后将正离子送入探测系统，探测系统对上述正离子进行测量。本发明的装置结构紧凑、涉及的操作流程简单。