原子能院成功研制国内首台紧凑型加速器质谱仪

近日，原子能院核物理研究所成功研制出国内首台紧凑型加速器质谱仪（AMS），标志着我国在高端核分析设备研制方面取得重要进展，为加速器质谱的高灵敏分析应用奠定了坚实基础。

紧凑型加速器质谱仪（图片来源于中国原子能科学研究院）

加速器质谱小型化、紧凑化是当前国内外加速器质谱研究的热点领域。经过近四年的努力探索，原子能院加速器质谱研究团队对紧凑型加速器质谱仪的核心难点——加速器紧凑化进行了创新研究，并突破高压馈入、气体输入、高压绝缘、间隙加速、气阻分布等系列关键技术，成功研制出国内首台紧凑型串列加速器。其中，串列加速器长度仅为1米，大小为传统串列加速器1/3；整套谱仪占地面积约30平米，较传统同性能的AMS装置缩小2～3倍；可实现碳-14、铝-26、碘-129、铀-236等十余种核素的高效与高灵敏分析，相关技术指标达到国际领先水平。

同时，团队根据加速器质谱系统小型化和多核素高效、高灵敏分析的需求，对加速器质谱系统进行了物理与束流光学方面的优化设计，建成了紧凑型串列加速器质谱仪，有力提升了装置实用性和经济性。该加速器质谱仪综合了单极型、大气绝缘型加速器质谱仪的优点，具有结构更紧凑、性能更佳、可开展多核素测量等优势，传输效率和测量灵敏度均通过实验验证，可广泛应用于大气雾霾、海洋污染、生物医药、天体物理等研究领域。

项目团队将继续深入开展加速器质谱仪的新装置、新技术研究，进一步推进我国高端加速器质谱的国产化进程，并基于该装置开展多核素高灵敏分析与应用研究，积极拓展其在环境、物理、地质、生物、药学、天体等领域的应用。

科普贴士

加速器质谱（AMS）是综合加速器、核物理、质谱等学科为一体的现代核分析技术，它的最大特点就是可实现极微量核素的高灵敏测定，具有其它技术无可比拟的灵敏度，因而可开展其它技术无法开展的工作，这些极微量核素发挥着“指纹”核素的功能，在许多领域发挥着独特作用，从而极大推动了相关学科的发展。

AMS应用领域非常广泛，如果从空间划分，可以分为3部分。上，可以研究天体演化、宇宙射线、太阳活动等；中，可以研究环境与气候变化、全球碳循环、地震与冰川历史、碳达峰、文物考古等；下，可以研究海洋环流、海洋资源、地下矿藏、地下水年龄等。如果从学科上来讲，AMS应用领域涉及地质、考古、环境、天体物理、生物医药、核物理等。

基于AMS广阔的应用领域，国际上都在开展将传统的大型AMS装置转变成小型紧凑型AMS装置的研究工作，以降低成本并简化操作流程，从而满足更广的用户需求。原子能院在AMS装置国产化和小型化方面取得了卓有成效的研究成果，也是国内唯一具备AMS装置研发能力的单位，相继研制成功了具有国际特色的单极型和大气绝缘型AMS装置，尤其是最近研制成功了紧凑型AMS装置，表明我国在AMS小型化方面处于国际先进水平。