加速器质谱
发展历程
可以将核物理中使用的粒子加速器看作是畸变形式的质谱仪，但是始终存在三个主要元素（离子源，分析仪和检测器）。美国的LW Alvarez和Robert Cornog于1939年首次使用加速器作为质谱仪，当时他们使用回旋加速器来证明氦3（3 He）稳定而不是氢3（3H），这是当时核物理的一个重要问题。他们还表明，氦3是天然氦的组成部分。除了使用全尺寸回旋加速器外，他们的方法与上述针对欧米茄加速器的方法相同，并且可以轻松地区分这两种同位素。该方法将近40年没有再使用。然而，它已被发现可用于测量宇宙成因同位素，这是由入射在地球或行星物体上的宇宙射线所产生的放射性同位素。这些同位素极其稀少，其丰度约为相应地面元素的百万分之一，其同位素比远远超出了正常质谱仪的能力。如果宇宙性同位素的半衰期相对较短，例如铍7（7 Be; 53天）或碳14（14 C; 5,730年），则可以通过放射性计数来确定其在样品中的浓度。但是，如果半衰期较长，例如铍10（10 Be； 150万年）或氯36（36 Cl； 30万年），则该过程无效。大型高能加速器质谱仪的优点是检测器具有很高的选择性，这是因为离子的能量是任何以前可用的机器所能提供的能量的1000倍。常规质谱仪难以测量小于参考同位素的十分之一的丰度，因为干扰离子会散布到要寻找低丰度同位素的分析仪位置。极端的高真空和防散射预防措施可以将其提高10倍，而不是所需的1亿倍。加速器更严重地遭受此缺陷的影响，并且在宇宙成因同位素的预期分析仪位置发现了大量“垃圾”离子。某些类型的核粒子检测器能够明确识别相关离子的能力使加速器质谱仪能够克服这一缺点，并可以用作强大的分析工具。
串联静电加速器的操作
串联静电加速器（请参阅粒子加速器：Van de Graaff发生器）为此快速移动了所有其他机器，这主要是因为其离子源（上述铯溅射源）位于地电位附近，并且易于更换样品。离子必须是负离子，但这不能证明是一个障碍，因为它们容易有效地产生。在进入高压管之前，需要对离子进行质量分析，以使只有在宇宙形成同位素质量位置处出现的电子束才能进入加速器。通常在此位置测量强参考同位素束，而根本不进入加速器。宇宙成因同位素束被吸引到机器的高压端子，在该端子上与气体或薄碳箔或两者碰撞会剥夺各种数量的电子，从而使目标同位素具有多种正电荷态分布，这些电荷被电子所排斥。带正电的终端。所有分子离子均被分解。然后，出射的光束穿过分析场，其中高色散磁体是主要部分。离开分析仪后，光束进入检测器。每个离子都以可以确定其身份的方式进行单独检查。最常见的实现方式是结合使用两个粒子检测器：一个检测器测量通过给定长度的物质时粒子损失能量的速率，而另一个检测器同时测量粒子的总能量。计数存储在二维计算机阵列的箱中，其坐标由来自两个检测器的信号幅度给出。大量“杂质”离子从两个检测器获取值，这些检测器填充数据阵列的区域，但通常不与目标离子占据的轮廓分明的区域重叠。每种同位素都需要经过特殊设计的检测器系统，该系统具有各种附加的分析场，在某些情况下甚至需要使用飞行时间技术。加速器质谱仪的示意图如图8所示。
