首页

天津大学表层地球系统科学研究院（简称“地科院”）2015年底从美国NEC公司（National Electrostatics Corp）订购了一台端电压为0.5兆伏的加速器质谱仪。2017年9月12日晚，在学校资产处等相关部门的协助下，装有该仪器各部件的18箱货物顺利运抵地科院的安装现场（图1），随后开始紧张的安装和调试工作。10月19日，该仪器各项性能指标均达到合同要求，顺利完成验收。

图1. 天津大学加速器质谱仪到货现场（资产处提供）

该仪器（图2）主要用于地球科学和环境科学研究的多核素研究。到目前为止，我国正式运行的加速器质谱仪还很少。

图2. 天津大学0.5MV加速器质谱仪

加速器物理学与质谱学的学科交叉产生了加速器质谱学（Accelerator Mass Spectrometry, AMS），其分析技术诞生于20世纪80年代，是利用加速器将负离子加速到较高的能量，然后利用不同价态离子质量、能量的微小差异进行鉴别，从而得到样品中特定核素含量的一种分析方法。与传统质谱分析技术相比，加速器质谱分析技术具有较高能量、排除同量异位素以及分子离子干扰的特点，因而可有效地将特定核素与其同量异位素（Isobaric）或干扰核素（Interference）（例如：¹⁴C与同量异位素¹⁴N以及干扰分子离子¹²C¹H₂, ¹³C¹H等；¹⁰Be与¹⁰B；²⁶Al与²⁶Mg, ¹³C₂）进行分离，从而对特定核素含量进行精确测定（图3）。

图3. 天津大学0.5MV加速器质谱仪的¹⁰Be-AMS谱图

加速器质谱学主要应用于考古学、地球科学、环境科学、生命科学等研究领域中超微量宇宙成因核素（例如¹⁰Be、¹⁴C、²⁶Al、³⁶Cl、⁴¹Ca、⁵³Mn和¹²⁹I等）的高灵敏度和高精度分析。天津大学AMS装置目前将主要进行 ¹⁰Be、¹⁴C和²⁶Al三种长寿命放射性核素的分析，其¹⁰Be/Be, ¹⁴C/C和²⁶Al/Al比值的检测灵敏度均达到10^-15 ，研究重点主要侧重于地球科学和环境科学中的示踪和定年应用，其中包括5万年以来气候演化研究中¹⁴C定年；河流-湖泊-水库环境中碳循环研究中¹⁴C示踪；大气气溶胶来源研究中¹⁴C示踪；地表地质过程研究中¹⁰Be或²⁶Al暴露年代、埋藏年代；¹⁰Be或²⁶Al地表岩石、土壤侵蚀速率的研究；深海沉积物¹⁰Be、²⁶Al示踪和定年。此外，该仪器所具有的高精度和高灵敏度等分析特征还可以广泛地应用于考古学研究中¹⁴C精确定年，以及海洋科学、生命科学、医药和病理学、材料科学等研究领域中¹⁴C示踪。

欢迎国内外相关科研人员参与天津大学加速器质谱分析技术的开发和应用！

图4. 仪器调试现场