[发明专利]加速器质谱碳十四测年制样装置

说明书

技术领域

本发明属于放射性碳(碳十四，¹⁴C)测年技术领域，尤其涉及一种加速器质谱碳十四测年制样装置。

背景技术

放射性碳(碳十四，¹⁴C)测年方法是利比(W.F.Libby)于20世纪40年代末创建的测定年代方法，¹⁴C测年方法经过50多年的发展，业已成为科学界应用最广的测年方法之一。¹⁴C测年突出的优点是测量精度高，可测样品种类多，数据可靠性好。其测年上限一般在40～60ka，比起其他一些测年方法来显得短些。但这一时间段正是人类进化的关键时期，也是全球变化与古环境研究的热点时期。

随着¹⁴C测年方法的广泛应用，¹⁴C法的理论和实验技术随着科学技术的发展也不断地完善、提高。其中，70年代末，超高灵敏加速器质谱(AMS--Accelerator MassSpectrometry)方法测定¹⁴C原子数技术的发展是¹⁴C测定的一次重大飞跃。1969年，在奥斯陆召开的¹⁴C会议上，Oeschger教授首先采用质谱计直接探测¹⁴C原子数目的方案。直至70年代末期，由于加速器的重离子加速及鉴别技术的发展，美国罗彻斯特大学于1977年在一台串列式范德格拉夫静电加速器上首次实现了对¹⁴C原子的直接探测，从而为¹⁴C测年方法开拓了一条新的途径。

加速器质谱测年技术与传统的衰变计数法原理相同，只是以对碳十四原子计数代替对β粒子的计数。AMS是加速器技术、质谱技术和探测鉴别技术的产物。目前，各实验室多数使用石墨作靶物质。采用AMS所需样品量少，一般1-5毫克靶物质就足够了，更少的样品如10-50μg的靶物质也能进行测量。AMS精确度高，灵敏度可达10^-5至10^-6，误差能达到不超过0.3％±18年。采用AMS测量时间短，一般几十分钟就可测试一个样品。还有，AMS不受环境影响，不象β线计数要考虑宇宙光体。AMS¹⁴C断代法自问世以来，广泛应用于考古学、古人类学、地质学、物理学、天体物理学、环境科学、生物医学等领域。

串列AMS系统由离子源、注入系统、串列加速器、高能分析系统、重离子探测器、制样装置和数据获取系统等部分组成。制样装置是AMS系统不可缺少的一部分，制备出性能良好的靶材是进行准确测年的前提条件。世界上许多国家都在研制开发性能更加优良的制样装置，其中德国的基尔大学和美国的亚利桑那大学研制开发的制样装置具有代表性，二者均采用独立气路、多转换头的结构模式，该装置通过改进样品的前处理工艺，有效地控制了制样过程污染，具有较低的制样本底，可以对4～6万年的样品进行检测分析。但由于制样装置与制样工艺具有的差异使得制样效率、合成得到的石墨性能存在一定差异。随着测试手段多样化，目前对AMS的制样技术提出了更高要求，要求用样量少，得到的靶物质性能优良。

发明内容

本发明的目的是提供一种加速器质谱碳十四测年制样装置，采用该装置测量精度高、对无机样品酸解法制样本底达到0.13pMC，可测年限达到53000年，有机含碳样品燃烧法制样本底为0.25pMC，最大可测年限达到48000年。

本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的：