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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。

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