我國首臺緊湊型加速器質譜儀研制成功
來源：國家能(neng)源局網站
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發布時間：2023-11-14
近日，原子能院核物理(li)研究所成(cheng)功研制出(chu)國(guo)(guo)內首(shou)臺(tai)緊(jin)湊型加(jia)(jia)速(su)(su)(su)器(qi)(qi)質譜(pu)儀（AMS）。其中，串(chuan)列加(jia)(jia)速(su)(su)(su)器(qi)(qi)長度僅為1米(mi)，大小為傳統(tong)串(chuan)列加(jia)(jia)速(su)(su)(su)器(qi)(qi)1/3；整(zheng)套系統(tong)占地面積(ji)約30平米(mi)，較傳統(tong)AMS裝置縮小2～3倍；可實現碳-14、鋁-26、碘-129、鈾(you)-236等十余種核素的高(gao)效(xiao)與(yu)高(gao)靈敏分(fen)析(xi)，相關技術指標(biao)達到國(guo)(guo)際領(ling)先(xian)水平。這標(biao)志(zhi)著(zhu)我國(guo)(guo)在高(gao)端核分(fen)析(xi)設備研制方面取(qu)得重要進展，為加(jia)(jia)速(su)(su)(su)器(qi)(qi)質譜(pu)的高(gao)靈敏分(fen)析(xi)應用奠定了堅(jian)實基礎。
緊湊型串列加速器質譜(pu)儀
加速器(qi)質譜儀(yi)是綜合加速器(qi)、核(he)物理、質譜等學(xue)科為(wei)一(yi)體的(de)現(xian)代核(he)分析(xi)技(ji)(ji)術，是用(yong)于微(wei)量(liang)元素(su)(su)(su)分析(xi)、稀有粒子(zi)探測(ce)、微(wei)量(liang)長壽命同位素(su)(su)(su)分析(xi)等極(ji)(ji)(ji)為(wei)重要的(de)方法(fa)，它的(de)最大特點就是可實現(xian)極(ji)(ji)(ji)微(wei)量(liang)核(he)素(su)(su)(su)的(de)高(gao)靈敏測(ce)定，具有其它技(ji)(ji)術無可比擬的(de)靈敏度，因而可開展(zhan)其它技(ji)(ji)術無法(fa)開展(zhan)的(de)工作(zuo)，這些極(ji)(ji)(ji)微(wei)量(liang)核(he)素(su)(su)(su)發(fa)揮著“指(zhi)紋(wen)”核(he)素(su)(su)(su)的(de)功能，在許多(duo)領域(yu)發(fa)揮著獨特作(zuo)用(yong)，從而極(ji)(ji)(ji)大推動了相關學(xue)科的(de)發(fa)展(zhan)。
加速器質譜儀應(ying)用(yong)領(ling)域非常(chang)廣泛，如果從空間劃分(fen)，可以分(fen)為3部分(fen)。上可以研(yan)究(jiu)天(tian)體演化(hua)、宇(yu)宙射線、太陽活動等；中可以研(yan)究(jiu)環境與(yu)氣候變化(hua)、全球碳循環、地(di)震與(yu)冰川(chuan)歷(li)史(shi)、碳達(da)峰、文物(wu)考(kao)古等；下(xia)(xia)可以研(yan)究(jiu)海洋(yang)環流、海洋(yang)資源、地(di)下(xia)(xia)礦藏、地(di)下(xia)(xia)水年齡等。如果從學科上來講，AMS應(ying)用(yong)領(ling)域涉(she)及地(di)質、考(kao)古、環境、天(tian)體物(wu)理(li)、生(sheng)物(wu)醫藥、核物(wu)理(li)等。
加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)質(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)小型(xing)(xing)化(hua)、緊(jin)湊(cou)化(hua)是(shi)當(dang)前國(guo)內(nei)外加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)質(zhi)譜(pu)(pu)研(yan)究(jiu)的(de)(de)熱(re)點(dian)領域。經過近四(si)年的(de)(de)努力探索，原子能院加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)質(zhi)譜(pu)(pu)研(yan)究(jiu)團(tuan)隊對緊(jin)湊(cou)型(xing)(xing)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)質(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)的(de)(de)核心難點(dian)——加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)緊(jin)湊(cou)化(hua)進行了創新研(yan)究(jiu)，并突破高壓饋入(ru)、氣體輸入(ru)、高壓絕(jue)緣、間隙加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)、氣阻分布等系列關鍵技術，成功研(yan)制出國(guo)內(nei)首臺緊(jin)湊(cou)型(xing)(xing)串列加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)。該加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)綜合了單極型(xing)(xing)、大氣絕(jue)緣型(xing)(xing)加(jia)(jia)(jia)(jia)速(su)(su)器(qi)(qi)(qi)質(zhi)譜(pu)(pu)儀(yi)(yi)的(de)(de)優點(dian)，具有結構更緊(jin)湊(cou)、性能更佳、可開展多核素測量等優勢。
; 同時，團隊根據加(jia)速(su)器(qi)質譜(pu)系(xi)統(tong)小型(xing)化和(he)多核素高效、高靈敏分(fen)析的(de)需求，對(dui)加(jia)速(su)器(qi)質譜(pu)系(xi)統(tong)進行了物理(li)與束流光學方面的(de)優化設計，建成了緊湊型(xing)串列加(jia)速(su)器(qi)質譜(pu)儀(yi)，有力提升了裝置經(jing)濟性。目前，該加(jia)速(su)器(qi)質譜(pu)儀(yi)的(de)傳輸效率(lv)和(he)測量(liang)靈敏度均通過實(shi)驗驗證，可廣泛應用于大氣(qi)霧(wu)霾、海洋污染、生物醫藥(yao)、天體物理(li)等研(yan)究領域。
據悉，未來項目(mu)團隊(dui)將繼(ji)續(xu)深入開(kai)展加(jia)速器質(zhi)譜(pu)儀的(de)新(xin)裝置(zhi)、新(xin)技術研究，進(jin)一步推(tui)進(jin)我國高(gao)端加(jia)速器質(zhi)譜(pu)儀的(de)國產化進(jin)程，并基(ji)于(yu)該裝置(zhi)開(kai)展多核素(su)高(gao)靈敏分(fen)析(xi)與應用研究，積極拓展其在環境(jing)、物(wu)理、地質(zhi)、生物(wu)、藥(yao)學、天(tian)體等領域的(de)應用。