粒子加速器

微信扫码

AMS通过进行直接分析测定同位素比值，从毫克和次毫克样品中提供高精度同位素信息。
 
依据放射性衰变和从样品中射出的β粒子的测量值，传统闪烁计数方法提供了放射性同位素浓度的信息，在它们通过质荷无线电分离以后，AMS直接计数出独立的同位素。
 AMS要优于闪烁计数，因为AMS需要更少的样品材料并且由于高的计数率它能提供更高的样品处理量。
由于没有足够的样品材料或者仅仅因为对样品数量要求太高，使得通过其他的计数手段的测量变得不太可能，而AMS却将这种测量转化为可能。
最初应用于考古学的C₁₄ 记年的加速质谱仪，如今被用于测量例如铍，铝，氯，钙等众多元素的同位素比值。它被应用于地质物理学，海洋学，环境和古气候探究，生物医学，生化动力学，材料研究，监控，原子核，原子物理学和微量元素的分析等诸多领域。
敏感度
用AMS可实现的极度敏感性，用传统分析的同位素比值质谱仪是达不到的。AMS解决了当研究同位素时分子峰和离子峰有几乎相同的质荷比的干扰问题。在典型的最小浓度比10^-15范围之内，仍然能通过AMS测量确定。
精确度和可重复性
HVE质谱仪概念的核心特征是“国家的艺术”，tandetron加速器特点是可靠性高，噪音极低水平，高的端电压的稳定性和低的端电压纹波。
HVEtandetrons配备了一个纯粹的电子的高压电源，其优点在于，它没有可移动的部分.它没有振动，因此可能会导致端子电压波动也是不存在的。
此外，纹波和稳定的价值和动态行为在多年的操作中一直很稳定，压力箱内的部件维修少有发生，不过如果需要的，维护也是必要的。
由于精度和可重复性是AMS的关键问题，稳定性对于AMS来说是极为重要的。在实验核物理环境可以容忍的终端电压瞬变，在AMS是绝对不能接受的，因为它可以破坏从样品中获得的数据,而那些数据可能是不可替代的。同样，端子电压的轻微的波动也会导致通过加速器光束传输的变化，降低了结果的再现性。
单个或多元素系统
根据HVEtandetrons粒子加速质谱仪应用，可以划分为两个方面：单个元素的专属系统和多元素的多元素系统。其它离子束技术如离子注入，RBS-C，PIXE和ERD等的系统拓展应用也是有效的。
固体以及气态样品
HVEtandetronAMS系统都配备了50（可选200）样品的混合溅射源，接受固体样品以及气体样品（CO2），之后凭借可以允许的接地电位，进行气象色谱或碳氮氢元素分析仪的上游整合。
HVE混合AMS溅射源的一个独特的功能特征，是在接地电位上的休止。它简化了源代码访问，可以避免一个大的高电压保护罩的必要性，确保安全和几乎无辐射的操作运行。
待分析的样品是从传送带传送到离子源的内部，以避免样品在溅射过程中造成的交叉污染，
真空泵直接坐落在距离离子发生器非常近的源体附近，确保了存在CO2样品的情况下，最佳真空泵抽速和低记忆效应。
在溅射源和传动带之间存在一个气动闸阀使得离子发生器始终保持在一个合适的温度，延长了它的使用寿命，避免了传送带交换过程中真空环境的破坏。
溅射源顶端有一个侧向插入点，这个精确和具备可重复性的方法就使得溅射源的维护更加的简单、快捷。
同时性和连续性注入
存在两种不同概念的注入方式：同时注入和连续注入。
随着同时注入，不同的同位素被分离，分析，重组最终被同时注入到加速器中。HVE的同时注入是基于一个曾获得过专利的四磁体的结构，这个结构设计的固有特性，确保了它重组时轨迹的一致性和参数设置的独立性。
对于连续注入，不同的同位素一次一个的被分析和注入加速器里。HVE连续注入配备了一个光速屏蔽单元，匹配了同位素经由加速器运转的纳秒精度和持续时间。它消除了对于交流电压需要相对较长的设置时间所引起的不确定性。它允许了一个更高的交流电压频率，这样就可以反过来降低由溅射源的小故障所引起的不利因素，从而优化了其精度。
然而同时注入是一个完全的直流操作连续注射周期，通过强度差异好几个数量级的同位素，通常是介于用于AMS的长寿命的放射性同位素之间。这就导致了加速器不同的束流负载，造成小端电压波动的影响，可能会影响精度。
因此同时注入是高精密度加速质谱仪测量的首选方法，然而，同时注入的设备对于相对原子质量更大的元素测量变得不切实际的大和昂贵，但是连续注射可以很容易地覆盖整个周期表。
最佳的端电压
最佳的端电压依赖于被分析的元素种类和所需的精度要求，背景和检测效率是由应用程序确定的。HVEtandetronAMS系统适用于不同的终端电压，最高可达6.0MV.
磁力和静电抑制
HVEtandetrons都配备了大口径高导加速管，沿加速管保持较低的压力。加速管本身配置有一种特有的磁性和静电抑制的装置，用以移除二次电子和在加速段有电荷交换的微电子的背景。
高能量的质量分析
加速后的剩余的背景在由静电能量分析仪组成的高能质谱仪中进一步减少之后，根据被分析的同位素和不同同位素所需要的背景，决定一个或两个磁铁。稀有同位素测量在两个阳极电离室能够同时测量每个粒子的DE/DX和Efinal，而稳定同位素只能在电子抑制下测量电量。
 
高能量质谱仪是适用于单一的元素或多个元素。在第一磁极后可以插入一个箔片来引入一个额外的能量差异在同位素和等压背景之间。这就允许移除之后的静电分析仪。¹⁰Be元素会需要类似箔片，也可以通过一个光谱仪的真空锁取代。这箔是双金属箔安排专利的一部分，优化了³⁶Cl的一部分检测。