加速器质谱技术在核物理中的应用

新兴的加速器质谱技术（AMS），开拓了核技术应用的新领域。本文简述了加速器质谱技术的主要优点和发展过程，着重介绍了加速器质谱技术在核物理中的应用，其中包括：长寿命同位素半衰期的测量；核反应截面的测量；寻找奇异粒子和测量太阳中微子等实验及应用。     

利用加速器质谱计测量10Be形成截面

加速器质谱计具有很高的灵敏度,能测量样品中含量极微的杂质同位素.¹⁰Be是一种宇宙成因核,在地学、环境科学和宇宙学等领域有广泛的应用,它为纯β衰变核,端点能量低且半衰期很长.采用测量剩余核放射性方法确定¹⁰Be形成截面很困难.本文报道利用加速器质谱计技术测量¹⁰Be反应总截面的方法和结果,并对应用前景作了讨论.     

~(36)Cl的加速器质谱测量及其应用

长寿命核素36Cl的半衰期为3.01×105a,广泛分布于自然界中。加速器质谱是目前测量36Cl的最灵敏的方法。介绍了36Cl的样品制备及加速器质谱测量方法,重点描述了基于小型化加速器质谱发展起来的测量36Cl的探测方法及其特点,综述了各实验室利用36Cl在相关领域开展的工作及所取得的成果。     

通过36Cl的AMS测定研究灰岩的侵蚀速率

36Cl是一种长寿命放射性核素,它广泛存在于大气圈和岩石圈中. 通过测定岩石样品中的36Cl含量,可以计算岩石的侵蚀速率以及暴露年龄. 目前,加速器质谱是测量36Cl的唯一有效方法. 本文对36Cl的加速器质谱(AMS)测量方法进行了研究,并通过36Cl的AMS测量计算出了北京石花洞地区灰岩表面的侵蚀速率,其数值为(1.33±0.28)×10-5 m·a-1.     

加速器质谱测量182Hf的效率研究

182Hf是长寿命放射性核素,其半衰期约为9×106 a. 测量环境样品中的182Hf对核天体物理学和核工程的研究具有重要的意义. 加速器质谱(AMS)作为一门超高灵敏核分析技术,可以测量样品中极其微量的182 Hf. 本工作在中国原子能科学研究院HI 13串列加速器核物理国家实验室的AMS装置上对182 Hf的AMS效率进行了测量,得到了初步的测量结果.     

加速器质谱法测量41Ca及其应用研究

Ca在自然界中含量丰富，其长寿命放射性同位素^41Ca不仅是理想的生物医学示踪剂，同时在地质年代的测定、环境科学和核天体物理的实验研究等方面都有着非常重要的作用．加速器质谱法目前是测量^41Ca的理想方法．文章介绍了用加速器质谱测量^41Ca的方法，介绍了目前的国际研究现状和潜在的应用研究领域以及中国原子能科学研究院在加速器质谱测量^41Ca方面的研究情况。     

微小离子流探测器

一、引 言 微小离子流探测器在质谱学、核物理实验、宇宙科学、表面科学以及真空技术等很多近代科学技术领域里,它都是一个很重要的研究课题.它对这些学科的发展起非常重要的作用.以质谱学为例,目前质谱仪器能分析10-10～10-18g极微量样品,能测定几十个μs的瞬态过程中成分的变化,其主要原因之一,就是因为有了高性能的微小离子流探测器.可以预计,随着科学技术的发展和需要,必将研制山更多的新型高性能的离子探测器.标志离子探测器性能一般有以下几个主要技术指标:(1)灵敏度(或探测极限);(2)测量精度;(3)反应时间;(4)质量分歧效应;(5)测量范…     

惰气熔融红外吸收法测定高纯金中痕量氧

在采用全杂质元素扣除法进行纯度计算时,痕量氧对高纯金的纯度测定具有明显影响,而以往的杂质扣除法不计算氧等非金属元素,使得纯度测定结果缺乏说服力.通过建立惰气熔融红外吸收法,测量高纯金纯度标准物质中痕量氧含量,同时采用二次离子质谱法进行了方法比对,确保测量结果的可靠性.优化了氧氮氢分析仪的测量参数,确定了最佳工作条件:吹...     

锂同位素质谱测量的几个问题

锂同位素的应用有赖于锂同位素丰度的准确测量。锂作为最轻的金属元素，在用热表面电离质谱法测量同位素丰度时，试样在蒸发过程中的质量分馏效应、仪器的质量歧视效应相当明显，再加上锂在蒸发电离时难以形成稳定的离子流，使得准确测量锂同位素丰度有很大难度。以至于目前，国内外尚无公认的锂同位素丰度质谱测量的最佳方法。     

中国原子能科学研究院的长寿命核素加速器质谱测量及其应用(英文)

加速器质谱是近年来蓬勃发展的一种十分活跃的核分析技术,其应用涉及环境科学、地质学、核物理及天体物理、生物医学等多个领域。中国原子能科学研究院的加速器质谱装置自从1989年建立至今,已经对^36Cl,^10Be,^129I,^26Al,^79Se和^41Ca等多种核素进行了成功测量。介绍了中国原子能科学研究院的加速器质谱计系统、核素的测量原理及几种相关核素的成功应用。The Accelerator Mass Spectrometry facility at the China Institute of Atomic Energy was established in 1989. The measurement methods for interesting nuclides such as ^36Cl, ^10Be, ^129I, ^26Al, ^79Se and ^41Ca etc. have been established and studies on their applications have been carried out. The facility and some interesting applications are briefly introduced.     

26Al的加速器质谱测量及其应用

26Al是一个在多个学科都非常有意义的放射性核素。主要介绍了国内外在利用加速器质谱技术测量26Al时所开展的各种测量方法、各自的优缺点和测量灵敏度，并介绍了目前利用^26Al在地球科学、生物医学、核物理以及天体物理等诸多方面的应用研究工作。     

纳克量级锂同位素的高精度质谱测量

锂作为最轻的金属元素，在质谱测量中会发生显著的同位素分馏效应。国内外有关锂同位素的质谱分析研究，多针对的是地质、环境、宇宙学等领域，测定的样品中锂含量都在微克以上量级。针对特殊要求，需要发展纳克量级的痕量锂质谱分析技术。     

金匮肾气丸的紫外光谱-质谱/质谱研究

在建立金匮肾气丸的指纹图谱的基础上,采用紫外光谱-质谱/质谱联用的方法鉴别了主要指纹峰的化学结构。采用Symmetry ShieldTM RP₁₈(5 μm, 4.6 mm×15 mm)色谱柱, 乙腈-1%冰醋酸梯度洗脱, 流速1.0 mL·min-1, 检测波长248 nm的色谱条件建立不同样品的指纹图谱,确定不同样品的共有指纹峰。不同样品之间的相似度使用国家药典委员会开发的中药色谱指纹图谱相似度评价系统研究版(2004A)计算。质谱仪所用离子源为大气压电喷雾电离源(ESI),柱后分流0.5 mL·min-1, 雾化气压力：0.33 MPa;干燥气流速9.0 L·min-1;毛细管电压4 kV;传输电压70 V。选择负离子扫描方式, 扫描范围(m/z) 100～2 000,再利用离子阱对准分子离子峰及选定的碎片离子进行二级质谱(MS2)分析,记录总离子流(TIC)色谱图及二级质谱图。结果显示, 金匮肾气丸的主要成分得到较好的分离,不同样品相比相似度有所差异,但均具有相同的色谱特征峰,共标定出19个指纹峰。根据标准品的保留时间和紫外光谱图,鉴别出马钱苷、桂皮醛、丹皮酚三个指纹峰的化学成分。根据紫外光谱-质谱/质谱多维联用技术获得的各指纹峰的分子量及结构信息,进一步推测出1,2,3,3-O-没食子酰葡萄糖、马钱苷、芍药苷、1,2,3,6,4-O-没食子酰葡萄糖、大豆脑苷、山茱萸裂苷、五没食子酰葡萄糖苷、苯甲酰羟基芍药苷等10个指纹峰的可能化学成分。所建立的金匮肾气丸指纹图谱特征性强、重现性较好, 信息量丰富, 对金匮肾气丸的化学表征及质量评价有重要的参考价值。     

AMS测量中同量异位素的鉴别方法

在加速器质谱测量中,存在同位素和同量异位素的干扰.排除同位素的干扰是开展超微量核素分析的重要课题之一.主要介绍了加速器质谱测量中同量异位素的几种鉴别、排除方法,以及这些方法的原理、发展及应用. There are interference of isotopes and isobars in accelerator mass spectrometry (AMS) measurements. Eliminating the isobaric interference is the important aspect in AMS measurements. Several methods of isobaric identification in AMS measurements are discussed in this paper. Principles, developments and applications of these methods are also introduced.     

氘化锆的XRD与TG-DSC分析

利用钨杆发热的电阻镀膜机对锆进行蒸发成膜，衬底选择金属钼。蒸镀之前，衬底经950℃的高温氢气还原后置于10^-5Pa的真空中1000℃脱气1h。氘化时，样品先在10^-4Pa真空中升温至550℃脱气，而后根据对样品的吸氘浓度要求，向氘化反应系统中充入理论计算的氘量，样品在降温过程中与充入的氘气进行反应。用于TG-DSC分析的体材氘化锆氘化时的初始氘气压强为2000Pa，其余的工艺参数与锆膜的氘化过程相同。实验所用金属材料的纯度均大于99．9％，气体纯度大于99％。     

高分辨等离子体质谱法测定高纯二氧化钛中痕量杂质

采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)法同时测定高纯二氧化钛中26种杂质元素。样品用硫酸铵和浓硫酸分解后,在高分辨质谱测量模式下避免了大量的质谱干扰。详细地研究了高浓度钛和硫酸的基体效应,讨论和确定了实验的最佳测定条件,应用标准加入法进行定量分析。结果表明,方法的检出限为0.004～0.63 μg·g-1,回收率为87.6%～106.4%,相对标准偏差(RSD)小于3.5%。方法准确、快速、简便,应用于高纯二氧化钛中杂质元素的测定,满意结果。     

一种低能散RFQ加速器的物理设计

讨论了脉冲束注入、逐步增加同步相位、减小电极调制系数和极间电压等降低RFQ加速器能散的途径, 并在此基础上设计了一台能散为0.6%的RFQ加速器. 该加速器用于加速器质谱对¹⁴C, ¹³C, ²C 3种 离子的传输有很强的选择性, 有利于降低测量本底、简化装置.     

入射离子X射线探测及其应用

文章介绍了近年来加速器质谱学中新发展的一种探测入射离子特征Ｘ射线技术．当用重离子轰击靶时，人们能够观测到这些离子的特征Ｘ射线和靶元素的Ｘ射线．由测定的入射离子的Ｘ射线可以用于分析入射离子的元素属性．如果入射离子的质量数已知，则通过其特征Ｘ射线的测定，也就可以确定其同位素属性，这对加速器质谱技术中的重同量异位素鉴别和离子束中的杂质成分的分析具有重要的意义．选择合适的离子速度和用作靶的元素，可以使入射离子和靶元素所形成的亚分子态发射Ｘ射线为其主要过程，从而在实验上获得最佳的Ｘ射线产额．     

等离子体浸没离子注入过程中离子质谱测量

用一个取样离子源－Ｅ×Ｂ质谱系统测定了等离子体浸没离子注入中氮等离子体的质谱，测量出的氮等离子体的离子比率作为计算机模拟ＴＡＭＩＸ程序的输入参数，以预测原子的浓度－深度分布曲线，氮注入的Ｔｉ６Ａｌ４Ｖ样品用扫描俄歇微探针（ＳＡＭ）分析，获得了原子浓度－深度分布的试验数据，理论预测和用俄歇分析的结果比较，显示出很好的一致性．     

129I加速器质谱分析研究

通过对129I加速器质谱(AMS)分析中影响敏度和准确度各种参数的研究,如靶电极制备、压样、靶样中辅助介质（Matrix）的选择及使用比例等,优化了用于3 MV加速器质谱仪的SO-110型离子源的条件参数,确定129I-AMS测量的最佳靶电极材料为Cu,最佳的辅助介质为Nb粉末,Nb与AgI样品的最佳体积比为3∶1。在此条件下可以获得稳定且持续的I-束流进行测量129I/127I原子比值,实验测得西安加速器质谱仪的129I/127I本底值为1.5210-14。