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加速器质谱分析是指加速器与质谱分析相结合的一种核分析技术。将待测样品在加速器的 离子源中电离,随后将离子束引出并加速,再借助电荷态、荷质比、能量 和原子序数的选择,鉴别被加速的离子并加以记录,实现同位素比值的测定。

应用

  加速器质谱法应用最多的是测定年代和同位素示踪。实际上,现代科学技术的许多领域(如考古学、生物医学、地学、水文学、宇宙学、原子核物理学等)都十分依赖于加速器质谱法。   例如用于极地冰14C年龄测定,直接测定冰气泡中的14C,可以建立长时期冰的时标。用于植物微化石测年,湖积物中植物微化石是研究更新世古气候的重要途径,但样品极少,传统的放射性衰变计数法无法测定。用于测定海洋底柄有孔虫和浮游有孔虫化石14C的浓度差,可探讨古海洋14C浓度变化及深海水循环速度。

技术

  加速器质谱装置通常由离子源、注入系统、串列加速器、高能分析系统、探测器、计算机控制与数据获取系统等部分组成。   加速器质谱法的两个关键问题是:一是如何抑制本底。本底来自于内源的和外源的两种途径。内源本底又称为机器本底。依离子种类的不同,可分为同量异位素干扰、分子干扰和同位素干扰。这类干扰本底的大小反映了加速器质谱计的分析能力。外源本底来自于样品被污染,以及离子源中的交叉污染与记忆效应。另一个关键问题是如何降低分馏效应。分馏效应来自样品制备过程中的化学分馏、离子源中的溅射分馏、串列加速器中的剥离分馏和离子输运过程中的传输分馏等。现已发展了多种方法以克服本底和降低分馏效应,使加速器质谱法可测定的同位素丰度比达到10-12—10-15,取样量可小至1—5毫克碳,在某些情况下甚至可小到10—100微克碳,分析1个样品的时间一般只需十几分钟,从而使以前无法实现的分析任务成为可能。

原理

  与传统的放射性衰变计数法不同,加速器质谱法用直接计数法取代衰变计数法。以14C分析为例,传统方法是测定14C衰变时的放射性,而加速器质谱法则是直接计数14C的数目,从而极大地提高了分析灵敏度。因此,加速器质谱法特别适用于长寿命放射性核素的分析,如14C、10Be、26Al、36Cl、41Ca、53Mn、129I等,也可用于稳定核素的测量,如贵金属及半导体材料中痕量杂质元素的分析。加速器质谱法通常给出的是同位素比值,如14C/12C 、10Be/9Be、36Cl/Cl总等。在此基础上,通过换算可给出样品的年龄或样品中某种感兴趣核素的绝对含量。

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