[发明专利]用于同位素测量的加速器质谱装置

说明书

本发明的实施例提供了一种用于同位素测量的加速器质谱装置，其包括离子源、注入系统、加速管、气体剥离系统、分析系统以及探测系统，其中，离子源与注入系统连接，注入系统的输出端与加速管连接，加速管的输出端与气体剥离系统连接，气体剥离系统的输出端与分析系统连接，分析系统连接至探测系统；离子源用于产生同位素负离子；注入系统对同位素负离子进行分离，并且使同位素负离子交替注入加速管；加速管对经注入系统分离后的负离子进行加速；气体剥离系统将加速后的负离子转化为正离子，同时将分子离子瓦解；分析系统对正离子进行分析后将正离子送入探测系统，探测系统对上述正离子进行测量。本发明的装置结构紧凑、涉及的操作流程简单。

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于同位素测量的加速器质谱装置。

背景技术

加速器质谱装置是一种基于加速器技术和离子探测器技术的高能量同位素质谱装置，可用于核素测量以及同位素丰度比值测量。对于核素测量，例如测量¹⁴C，可有效排除各种本底干扰，提高测量灵敏度；对于同位素丰度比值测量，目前，采用将同位素先后交替加速、交替测量的分析方法，例如测量碳同位素，通常需要将¹²C、¹³C和¹⁴C进行交替注入，以获得各同位素之间的丰度比，然而，这种同位素测量方法，对注入磁铁的能量、交替频率等具有一定要求，使测量变得复杂。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于同位素测量的加速器质谱装置，用于测量单核素或同位素的丰度比值，该装置结构紧凑、占地面积小、涉及的操作流程简单。

根据本发明的一个方面，提供一种用于同位素测量的加速器质谱装置，包括：离子源、注入系统、加速管、气体剥离系统、分析系统以及探测系统，其中，所述离子源与所述注入系统连接，所述注入系统的输出端与所述加速管连接，所述加速管的输出端与所述气体剥离系统连接，所述气体剥离系统的输出端与所述分析系统连接，所述分析系统连接至所述探测系统；其中，所述离子源用于产生同位素负离子；所述注入系统对所述同位素负离子进行分离，并且使所述同位素负离子交替注入所述加速管；所述加速管对经所述注入系统分离后的负离子进行加速；所述气体剥离系统将所述加速后的负离子转化为正离子，同时将分子离子瓦解；所述分析系统对所述正离子进行分析后将所述正离子送入所述探测系统，所述探测系统对上述正离子进行测量。

进一步的，所述注入系统包括注入磁铁、交替注入单元和测量单元，所述测量单元设置在所述注入磁铁的输出端；所述注入磁铁用于将所述离子源产生的负离子偏转至预设轨道；所述交替注入单元用于将所述负离子交替注入至所述加速管；所述测量单元用于对部分所述负离子测量。

进一步的，所述测量单元为偏置法拉第杯。

进一步的，所述分析系统包括分析磁铁和静电分析器；所述分析磁铁的输出端设置偏置法拉第杯，用于测量经所述气体剥离系统产生的同位素正离子。

在其中一个实施例中，所述离子源及所述注入系统设置在具有预设电压的台架上，所述气体剥离系统、所述分析系统及所述探测系统均处于地电位。

在其中一个实施例中，所述气体剥离系统包括剥离管，所述剥离管的两侧设置分子泵。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：束流传输系统，所述束流传输系统设置在所述离子源与所述加速管之间；所述束流传输系统包括导向器和静电四级透镜，所述导向器设置在所述离子源与所述注入系统之间，用于调节束流位置；所述静电四级透镜设置在所述注入系统与所述加速管之间，用于对离子束流聚焦。

在其中一个实施例中，所述注入磁铁及所述分析磁铁均采用偏转半径为35cm、偏转角度为90度的双聚焦二极磁铁。

进一步的，所述静电分析器采用偏转半径为35cm、偏转角度为90度的双聚焦球面型静电分析器。