隨著AMS（Accelerator Mass Spectrometry加速器質(zhì)譜儀）技術(shù)的發(fā)展與推廣，使得14C廣泛應(yīng)用于地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)、生命科學(xué)、海洋科學(xué)、宇宙化學(xué)等領(lǐng)域。除傳統(tǒng)14C年代學(xué)外，近年來各國(guó)政府普遍面臨放射性核素污染等安全問題、社會(huì)發(fā)展所面臨的諸多環(huán)境問題等，以及不斷涌現(xiàn)的新的交叉學(xué)科。發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)計(jì)劃實(shí)施基于14C-AMS測(cè)量的環(huán)境監(jiān)測(cè)和放射性污染快速監(jiān)測(cè)與反應(yīng)，以防可能發(fā)生的核生化事件（CBRN），為政府提供科學(xué)的決策依據(jù)；同時(shí)，隨著生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展，14C作為示蹤劑被廣泛應(yīng)用。這些應(yīng)用凸顯其需快速、大規(guī)?；A(chǔ)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，但常規(guī)14C-AMS分析方法所采用的固體靶樣濺射方式已經(jīng)不能滿足樣品快速篩查與分析需求。
因此，建立一套基于CO2氣體樣品直接進(jìn)樣系統(tǒng)與AMS直接聯(lián)動(dòng)進(jìn)行快速處理原樣的裝置將有效解決上述問題。以CO2氣體樣品為直接濺射物質(zhì)的技術(shù)，將完全改變現(xiàn)有的固體靶樣濺射下的制備與測(cè)量模式，其將化學(xué)處理與測(cè)量有機(jī)的結(jié)合在了一起，略去了耗時(shí)最長(zhǎng)的還原階段，其處理與測(cè)量均可實(shí)時(shí)在線完成。
近期，西安加速器質(zhì)譜負(fù)責(zé)付云翀研究員級(jí)高工率團(tuán)隊(duì)自主研制成功使用氣體離子源的“14C-AMS快速在線分析系統(tǒng)”樣機(jī)，所有指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)指標(biāo)，并通過中科院裝備研制項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)驗(yàn)收、財(cái)務(wù)驗(yàn)收和最終綜合驗(yàn)收。該樣機(jī)是國(guó)內(nèi)首套自主研制的同類型設(shè)備，為快速、高效、直接進(jìn)行14C大氣環(huán)境示蹤研究或快速篩查提供了高效裝備。除日常環(huán)境研究外，有能力在數(shù)小時(shí)內(nèi)提供突發(fā)性事件的14C檢測(cè)。并且該設(shè)備還為進(jìn)一步機(jī)理研究與氣體離子源物理設(shè)計(jì)等提供了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該樣機(jī)研制中獲專利授權(quán)五項(xiàng)，構(gòu)建了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)圈，為未來可能的產(chǎn)品化打下基礎(chǔ)。
“14C-AMS快速在線分析系統(tǒng)”結(jié)合西安加速器質(zhì)譜中心3MV AMS進(jìn)行研制，最終實(shí)現(xiàn)CO2氣體直接分析。設(shè)備采取模塊化設(shè)計(jì)思路，既各模塊可獨(dú)立使用，也可聯(lián)合運(yùn)用。最為關(guān)鍵的 “微流量與氣體離子源模塊”使用兩項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)突破了核心問題（μL/min級(jí)氣體控制和CO2在線直接引出C-離子束流）。
各模塊實(shí)現(xiàn)獨(dú)立功能并可整機(jī)聯(lián)動(dòng)進(jìn)行14C-AMS分析?！按髿鈽悠纺K”獨(dú)立使用可采集大氣樣品或接入野外氣袋樣品進(jìn)行純化與存儲(chǔ)，聯(lián)機(jī)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)大氣樣品14C分析?！肮腆w樣品模塊”可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)固定樣品碳含量分析，聯(lián)機(jī)可進(jìn)行固體樣品在線處理與純化并AMS分析；核心“微流量與氣體離子源模塊”實(shí)現(xiàn)最低~1μL/min氣體控制，氣體離子源C-束流強(qiáng)度達(dá)到1~2 μA。“14C-AMS快速在線分析系統(tǒng)”樣機(jī)整機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)3小時(shí)內(nèi)的單樣品快速篩查與分析；實(shí)時(shí)大氣樣品分析精度達(dá)到1.03%；氣體樣品本底達(dá)到14C/12C=5.32× 10-15。
該設(shè)備研制得到中國(guó)科學(xué)院儀器研制項(xiàng)目資助。
“14C-AMS快速在線分析系統(tǒng)”樣機(jī)
聯(lián)機(jī)工況
專家組現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)驗(yàn)收
