我國首臺緊湊型加速器質譜儀研制成功
來源：國家能源局網站
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發(fā)布時間：2023-11-14
近日，原子能院核物理研究所成功研制出國內首臺緊湊型加速器質譜儀（AMS）。其中，串列加速器長度僅為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，相關技術指標達到國際領先水平。這標志著我國在高端核分析設備研制方面取得重要進展，為加速器質譜的高靈敏分析應用奠定了堅實基礎。
緊湊型串列加速器質譜儀
加速器質譜儀是綜合加速器、核物理、質譜等學科為一體的現(xiàn)代核分析技術，是用于微量元素分析、稀有粒子探測、微量長壽命同位素分析等極為重要的方法，它的最大特點就是可實現(xiàn)極微量核素的高靈敏測定，具有其它技術無可比擬的靈敏度，因而可開展其它技術無法開展的工作，這些極微量核素發(fā)揮著“指紋”核素的功能，在許多領域發(fā)揮著獨特作用，從而極大推動了相關學科的發(fā)展。
加速器質譜儀應用領域非常廣泛，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、太陽活動等；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。如果從學科上來講，AMS應用領域涉及地質、考古、環(huán)境、天體物理、生物醫(yī)藥、核物理等。
加速器質譜儀小型化、緊湊化是當前國內外加速器質譜研究的熱點領域。經過近四年的努力探索，原子能院加速器質譜研究團隊對緊湊型加速器質譜儀的核心難點——加速器緊湊化進行了創(chuàng)新研究，并突破高壓饋入、氣體輸入、高壓絕緣、間隙加速、氣阻分布等系列關鍵技術，成功研制出國內首臺緊湊型串列加速器。該加速器綜合了單極型、大氣絕緣型加速器質譜儀的優(yōu)點，具有結構更緊湊、性能更佳、可開展多核素測量等優(yōu)勢。
同時，團隊根據加速器質譜系統(tǒng)小型化和多核素高效、高靈敏分析的需求，對加速器質譜系統(tǒng)進行了物理與束流光學方面的優(yōu)化設計，建成了緊湊型串列加速器質譜儀，有力提升了裝置經濟性。目前，該加速器質譜儀的傳輸效率和測量靈敏度均通過實驗驗證，可廣泛應用于大氣霧霾、海洋污染、生物醫(yī)藥、天體物理等研究領域。
據悉，未來項目團隊將繼續(xù)深入開展加速器質譜儀的新裝置、新技術研究，進一步推進我國高端加速器質譜儀的國產化進程，并基于該裝置開展多核素高靈敏分析與應用研究，積極拓展其在環(huán)境、物理、地質、生物、藥學、天體等領域的應用。