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我國(guó)首臺(tái)緊湊型加速器質(zhì)譜儀研制成功
來源：國(guó)家能源局網(wǎng)站
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發(fā)布時(shí)間：2023-11-14
近日，原子能院核物理研究所成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)緊湊型加速器質(zhì)譜儀（AMS）。其中，串列加速器長(zhǎng)度僅為1米，大小為傳統(tǒng)串列加速器1/3；整套系統(tǒng)占地面積約30平米，較傳統(tǒng)AMS裝置縮小2～3倍；可實(shí)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(guó)際領(lǐng)先水平。這標(biāo)志著我國(guó)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
緊湊型串列加速器質(zhì)譜儀
加速器質(zhì)譜儀是綜合加速器、核物理、質(zhì)譜等學(xué)科為一體的現(xiàn)代核分析技術(shù)，是用于微量元素分析、稀有粒子探測(cè)、微量長(zhǎng)壽命同位素分析等極為重要的方法，它的最大特點(diǎn)就是可實(shí)現(xiàn)極微量核素的高靈敏測(cè)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(dú)特作用，從而極大推動(dòng)了相關(guān)學(xué)科的發(fā)展。
加速器質(zhì)譜儀應(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(yáng)活動(dòng)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。
加速器質(zhì)譜儀小型化、緊湊化是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外加速器質(zhì)譜研究的熱點(diǎn)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(duì)對(duì)緊湊型加速器質(zhì)譜儀的核心難點(diǎn)——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(guó)內(nèi)首臺(tái)緊湊型串列加速器。該加速器綜合了單極型、大氣絕緣型加速器質(zhì)譜儀的優(yōu)點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)更緊湊、性能更佳、可開展多核素測(cè)量等優(yōu)勢(shì)。
同時(shí)，團(tuán)隊(duì)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(duì)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(jì)，建成了緊湊型串列加速器質(zhì)譜儀，有力提升了裝置經(jīng)濟(jì)性。目前，該加速器質(zhì)譜儀的傳輸效率和測(cè)量靈敏度均通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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。
據(jù)悉，未來項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(guó)高端加速器質(zhì)譜儀的國(guó)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。