近日，原子能院核物理研究所成功研制出國內(nèi)首臺緊湊型加速器質(zhì)譜儀(AMS)，標(biāo)志著我國在高端核分析設(shè)備研制方面取得重要進(jìn)展，為加速器質(zhì)譜的高靈敏分析應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。
 

　　加速器質(zhì)譜小型化、緊湊化是當(dāng)前國內(nèi)外加速器質(zhì)譜研究的熱點領(lǐng)域。經(jīng)過近四年的努力探索，原子能院加速器質(zhì)譜研究團(tuán)隊對緊湊型加速器質(zhì)譜儀的核心難點——加速器緊湊化進(jìn)行了創(chuàng)新研究，并突破高壓饋入、氣體輸入、高壓絕緣、間隙加速、氣阻分布等系列關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出國內(nèi)首臺緊湊型串列加速器。其中，串列加速器長度僅為1米，大小為傳統(tǒng)串列加速器1/3；整套譜儀占地面積約30平米，較傳統(tǒng)同性能的AMS裝置縮小2～3倍；可實現(xiàn)碳-14、鋁-26、碘-129、鈾-236等十余種核素的高效與高靈敏分析，相關(guān)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
 

　　同時，團(tuán)隊根據(jù)加速器質(zhì)譜系統(tǒng)小型化和多核素高效、高靈敏分析的需求，對加速器質(zhì)譜系統(tǒng)進(jìn)行了物理與束流光學(xué)方面的優(yōu)化設(shè)計，建成了緊湊型串列加速器質(zhì)譜儀，有力提升了裝置實用性和經(jīng)濟性。該加速器質(zhì)譜儀綜合了單極型、大氣絕緣型加速器質(zhì)譜儀的優(yōu)點，具有結(jié)構(gòu)更緊湊、性能更佳、可開展多核素測量等優(yōu)勢，傳輸效率和測量靈敏度均通過實驗驗證，可廣泛應(yīng)用于大氣霧霾、海洋污染、生物醫(yī)藥、天體物理等研究領(lǐng)域。
 

　　項目團(tuán)隊將繼續(xù)深入開展加速器質(zhì)譜儀的新裝置、新技術(shù)研究，進(jìn)一步推進(jìn)我國高端加速器質(zhì)譜的國產(chǎn)化進(jìn)程，并基于該裝置開展多核素高靈敏分析與應(yīng)用研究，積極拓展其在環(huán)境、物理、地質(zhì)、生物、藥學(xué)、天體等領(lǐng)域的應(yīng)用。(核物理所 文/張文慧 何明 趙慶章  圖/包軼文)
 

　　科普貼士
 

　　加速器質(zhì)譜
 

　　加速器質(zhì)譜(AMS)是綜合加速器、核物理、質(zhì)譜等學(xué)科為一體的現(xiàn)代核分析技術(shù)，它的最大特點就是可實現(xiàn)極微量核素的高靈敏測定，具有其它技術(shù)無可比擬的靈敏度，因而可開展其它技術(shù)無法開展的工作，這些極微量核素發(fā)揮著“指紋”核素的功能，在許多領(lǐng)域發(fā)揮著獨特作用，從而極大推動了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。
 

　　AMS應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，如果從空間劃分，可以分為3部分。上，可以研究天體演化、宇宙射線、太陽活動等；中，可以研究環(huán)境與氣候變化、全球碳循環(huán)、地震與冰川歷史、碳達(dá)峰、文物考古等；下，可以研究海洋環(huán)流、海洋資源、地下礦藏、地下水年齡等。如果從學(xué)科上來講，AMS應(yīng)用領(lǐng)域涉及地質(zhì)、考古、環(huán)境、天體物理、生物醫(yī)藥、核物理等。
 

　　基于AMS廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，國際上都在開展將傳統(tǒng)的大型AMS裝置轉(zhuǎn)變成小型緊湊型AMS裝置的研究工作，以降低成本并簡化操作流程，從而滿足更廣的用戶需求。原子能院在AMS裝置國產(chǎn)化和小型化方面取得了卓有成效的研究成果，也是國內(nèi)唯一具備AMS裝置研發(fā)能力的單位，相繼研制成功了具有國際特色的單極型和大氣絕緣型AMS裝置，尤其是最近研制成功了緊湊型AMS裝置，表明我國在AMS小型化方面處于國際先進(jìn)水平。