[发明专利]一种加速器质谱测量方法和系统

说明书

本申请实施例提供了一种加速器质谱测量系统，涉及AMS技术领域。该加速器质谱测量系统包括：ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统；所述ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统按序连接；所述ECR强流正离子源子系统用于产生多电荷态的强流正离子；所述强流加速器子系统用于直接对强流正离子进行加速。本申请实施例具有束流强、总效率高和压低本底能力强等优点，能够大幅度提高测量的丰度灵敏度。

技术领域

本申请涉及加速器质谱技术领域，特别是涉及一种加速器质谱测量方法和系统。

背景技术

AMS（Accelerator Mass Spectrometry, 加速器质谱）是一种基于加速器技术和离子探测器技术的高能量同位素质谱仪，主要用于宇宙射线成因核素如14C、10Be、26Al、41Ca、85Kr和236U等的同位素丰度比值的测量。

上世纪七十年代末，AMS开始出现以来，一直采用溅射负离子源。主要原因是一方面，串列加速器能量单一性好，能量比较高，这样有利于排除本底排除。另一方面，负离子源具有排除同量异位素本地的能力，有些核素的同量异位素不能够形成负离子。例如，测量14C时, 同量异位素14N不能形成负离子；测量26Al时，26Mg也不能形成负离子。所以，基于负离子源的串列加速器AMS装置一直是地学、考古等许多学科理想的、先进的分析仪器。因此，在先技术中，如图1，现有的AMS测量系统主要包括：负离子源系统M10、注入器系统M11、串列加速器系统M12、高能分析器系统M13和探测器系统14组成。其中，注入器系统M11包括前加速段S02和注入磁铁11；串列加速器系统M12包括第一加速段S03、剥离器S04和第二加速段S05；高能分析器系统M13包括第一分析磁铁S06、第一吸收膜S07、静电分析器S08、第二分析磁铁S09。AMS因具有排除分子离子本底和同量异位素离子本底的能力，而极大地提高了测量灵敏度，比如其同位素丰度灵敏度对于14C的测量14C/12C能够达到1x10^-15；对于10Be的测量为10Be/9Be为1x10^-14。

但是，由于地质、环境、考古、海洋等学科的发展，需要测量的核素的同位素丰度比值在10^-12—10^-17 范围，现有的AMS仪器的丰度灵敏度还不能够满足测量的需求。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种克服上述问题的一种加速器质谱测量方法和系统。

为了解决上述问题，本申请公开了一种加速器质谱测量系统，包括：

ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统；

所述ECR强流正离子源子系统，注入器子系统，强流加速器子系统，高能分析子系统和高分辨探测器子系统按序连接；

所述ECR强流正离子源子系统用于产生多电荷态的强流正离子；所述强流加速器子系统用于直接对强流正离子进行加速。

优选的，所述强流加速器子系统为强流单级静电加速器，所述强流单级静电加速器由多个加速管单元组成；所述强流加速器子系统加速的束流强度的范围为。

优选的，所述ECR强流正离子源子系统处理的元素包括从H到Pu、锕系、超锕系的元素其中至少一种。

优选的，所述高能分析子系统包括：分析器，第一吸收膜，静电分析器和磁分析器；所述分析器，吸收膜，静电分析器和磁分析器按序连接；所述第一吸收膜在所述高能分析子系统启动后处于静止状态或处于转动状态。

优选的，所述高分辨探测器子系统包括第二吸收膜和高分辨探测器；所述第二吸收膜和高分辨探测器按序连接；所述第二吸收膜在所述高探测器子系统启动后处于静止状态或处于转动状态。