基于小型单极加速器质谱测量~(14)C的样品制备技术研究

为满足新研发的200kV单极静电加速器质谱仪测量14 C的需要,开展了14 C样品制备技术研究。在自主设计的14C制样装置上优化了H2-Fe法、Zn-Fe法、Zn-H-Fe法制备石墨样品的实验条件,制备的样品经离子源引出12C-的束流均可达15~40μA,稳定性好于0.2%。在加速器质谱仪的调试中发现压低制备样品12CH+13C和12C的粒子个数比更有利于实现14 C-SE-AMS小型化及高灵敏测量。~(14)C-SE-AMS的测试样品中碳含量小于1mg时,采用Zn-Fe法有利于压低~(12)CH+~(13)C和~(12)C的粒子个数比;样品碳含量为1~5mg时,采用Zn-Fe法和Zn-H-Fe法效果相当。建立的制样方法对含碳量为100μg~5mg的样品,其产率均能达到95%以上,且空白样品测试结果表明此系统能有效避免样品制备中的交叉污染。     

MCNP模拟大气颗粒物β能谱响应及其透射率

针对基于β射线法的大气颗粒物浓度测量仪设计过程中β射线源和滤膜的选择难题,运用MCNP建立大气颗粒物浓度测量仪模型。β射线能谱响应的MCNP模拟结果符合典型β射线能谱特征,与理论计算结果一致;对PTFE、PVC、玻璃纤维、PP 4种常用大气颗粒物滤膜透射率、以及14C、85Kr、147Pm、204Tl、90Sr-90Y5种β源对这4种滤膜透射率的模拟误差均小于2%。结果表明:(1)β源射线能量越高,对滤膜的透射效果越好;(2)β源的透射能力由强到弱依次为:90Sr-90Y204Tl85Kr147Pm14C,与这五种放射源的最大β射线能量水平保持一致;(3)不同能量β射线对滤膜的透射能力由强到弱依次为:PPPVCPTFE玻璃纤维。综合考虑仪器安全性、设计与维护成本、材料性能等因素,大气颗粒物浓度测量仪采用14C源即可,并推荐优先采用透射率较高的PP滤膜。本工作的研究方法和结论可直接应用于大气颗粒物浓度测量仪的设计和开发。     

PIXE和XRF用于北京新镇地区PM2.5源解析研究

大气颗粒物(APM)对人体健康和环境的影响越来越受重视,我国增设了PM2.5标准,同时提出了大气污染的专项治理措施。本文采用GENT二级取样器在北京郊区新镇进行连续取样,并用质子激发X射线荧光分析和能量色散X射线荧光分析对北京新镇地区收集到的140个大气颗粒物样品进行了多元素分析,对测量数据进行了可靠性评价和数据重组,结合取样、气象等参数建立了新镇地区大气颗粒物污染成分数据库,利用正矩阵因子模型进行污染源解析研究。初步认定了5个主要污染源,即燃煤源(29.2%)、汽车尾气和垃圾焚烧源(26.2%)、建筑工业源(23.3%)、土壤源(15.4%)以及含氯工业源(5.9%)。并结合气象数据进行了污染源来源研究,根据条件概率函数和潜在源贡献函数的计算结果作出了污染源来源分布图,发现污染来源与周围环境基本符合。     

基于加速器质谱测量的~(14)C呼气试验样品制备方法研究

采用加速器质谱法研究~(14)C呼气试验样品的制备方法。采用长寿命放射性核素~(14)C作为示踪核素,目前已广泛应用于生物代谢、疾病诊断和脏器功能评估。离子源引出的束流强度是衡量加速器质谱灵敏度的重要参数,为了获得较高的束流强度,本工作系统研究了~(14)C呼气试验样品的石墨法、碳酸盐法两种制备方法,拟建立~(14)C呼气试验样品制备流程,确定最高束流强度引出时的最优~(14)C呼气试验样品制备参数,为~(14)C呼气试验广泛应用提供实验基础。     

基于扫描核探针技术的大气气溶胶单颗粒物源识别与解析方法研究与应用

将高分辨、高灵敏的扫描核探针(SNM)技术与人工神经网络(ANN)模式识别方法相结合,以单个气溶胶颗粒物化学表征为基础,开展大气气溶胶源识别与解析的新方法研究。摸索出单颗粒气溶胶SNM靶样的制备方法。建立了SNM多站多参量分析模式的数据获取系统和分析条件。用SNM测定了单个大气气溶胶粒子的元素谱特征。基于标准的误差反向传输神经网络算法,建立ANN模式识别系统,直接对单个气溶胶粒子的SNM分析能谱模式进行识别,判别其来源,计算源的贡献率。将建立的方法初步应用于上海市大气PM10源识别与解析研究。结果表明该方法解析能力强,解析结果客观,具有查找未知污染源、解析低浓度污染源的特点。     

相山云际矿床铀成矿流体同位素特征及成因

通过对相山矿田云际矿床成矿期脉石矿物方解石C、O同位素及其流体包裹体He、Ar同位素组成测试研究,探讨了矿床铀成矿流体来源。分析测试结果表明,方解石的δ~(13)C_(V-PDB)和δ~(18)O_(V-SMOW)值分别为-9.4‰~-3.1‰和4.7‰~15.4‰,成矿流体中的碳主要来源于地幔;方解石流体包裹体的★~3He/~4He值为0.061 5~0.376 0 Ra,明显高于地壳特征值(0.01~0.05 Ra),显示出地幔流体与地壳流体混合特征;~(40)Ar/~(36)Ar值为314.4~334.1,略高于大气Ar的同位素组成(~(40)Ar/~(36)Ar=295.5),说明成矿流体中存在大气降水成分,并有地幔Ar的加入。综合分析认为云际矿床铀成矿流体为深源成因,其来源具有壳幔混合的特点。     

EPR堆型的~(14)C源项优化设计研究

以欧洲先进压水堆(EPR)压水堆中~(14)C的产生机理为基础,建立理论模型计算得到~(14)C年产生量。通过对西门子压水堆中大量气相~(14)C排放量的统计分析得到了气相~(14)C归一化排放量范围,结合理论模型评估得到~(14)C在液相排放量和固相废物中的总量。结果表明,EPR反应堆的气相~(14)C的预期排放量和最大排放量范围分别为331 GBq/a和660～700 GBq/a,液相~(14)C排放量的预期值和最大值为30 GBq/a和60 GBq/a,固相废物的预期值和最大值为64 GBq/a和130 GBq/a。此外,冷却剂氮浓度为10 ppm(1 ppm=10-6)对得到的气相~(14)C的理论计算值与西门子压水堆的气相~(14)C排放量符合得较好,这说明传统设计中计算~(14)C最大排放量采用的溶解氮含量过于保守。本文采用的研究方法和研究结果对EPR和华龙一号的~(14)C源项分析具有重要价值。     

~(14)C-AMS技术用于油田示踪研究

为满足油田示踪样品量大、需快速分析的要求,建立简单的CaCO_3样品制备方法,利用加速器质谱(AMS)测量~(14)C标记的油田示踪样品。实验中将两口采油井中的示踪样品平均分成两份,分别用于碳酸盐提取制备法与尿素载体提取法。AMS测量结果显示,1#碳酸盐系列样品中,示踪剂~(14)C的含量略高于本底,升高趋势不明显,2#碳酸盐系列样品中可能有示踪剂~(14)C的贡献,但与~3H示踪结果不符;尿素载体法提取的两个系列样品中均无明显示踪剂采出。对比~(14)C示踪与~3H示踪结果,表明~(14)C-AMS技术应用于油田示踪可以显著降低示踪剂的使用剂量。     

俄美科学家合成新化学元素：115与113号元素

【法国原子能委员会网站2004年4月9日报道】法国国家科学研究院(CNRS)、法国原子能委员会(CEA)、辐射防护和核安全研究院(INRS)、研究发展研究院(IRD)和文化与宣传部联合举办新的加速器质量分光计装置落成仪式。该装置每年可为4500多个样品进行碳-14测量分析。由碳-14测量实验室(LMC14)负责运行。自Willard Franck Libby 于1949年发现碳-14以来,碳-14的测量取得了很大进展,尤其是使用加速器质量分光计以后。20世纪80年代初建在Gif-sur-Yvette用于测量碳-14的加速器质量分光计已远远落后于目前市场上的装置,也无法满足国内的需求和…     

氧化燃烧法测量生物介质中有机~3H和~(14)C的活度

随着核能的快速发展,氚(~3H)和~(14)C已成为向环境排放的主要放射性核素,并愈来愈受到人们的关注。对环境生物介质中有机~3H和~(14)C的监测技术也已成为环境监测工作的重点,而如何提取生物样品中的有机~3H和~(14)C是监测分析工作中的关键。本工作采用氧化燃烧法同时提取松针生物中的~3H和~(14)C并进行测量,测量结果表明,其装置空白回收率分别可达到87.1%和96.4%,加标回收率分别为84.8%和95.7%。测得松针生物样品中有机~3H、~(14)C的比活度分别为(8.89±0.54)Bq/kg(鲜重,3.19Bq/L,n=3)、(22.2±1.90)Bq/kg(鲜重,0.150Bq/g(以碳计),n=3);探测下限分别为4.04Bq/kg(鲜重,1.29Bq/L)、14.3Bq/kg(鲜重,0.096Bq/g(以碳计));该分析方法的扩展不确定度分别为25.6%、39.4%(k=2)。分析结果与同类生物样品为同一水平,分析结果可靠。     

大气颗粒物中129I的加速器质谱测量

建立了通过制备大气颗粒物中碘样品并采用加速器质谱（AMS）测量颗粒物样品中¹²⁹I浓度的方法。采用此方法对日本福岛核电站泄漏事故期间北京大气颗粒物样品进行了¹²⁹I测量,以此探讨¹²⁹I在环境监测中的作用。北京地区大气颗粒物¹²⁹I的测量结果显示,2011年3月26日的大气颗粒物中¹²⁹I浓度已高于正常本底值的数倍,据推测这部分¹²⁹I来源于福岛核电站泄漏事故。¹²⁹I是重要的核裂变产物,其来源具有特殊性,较长的半衰期使其在核反应堆中长期积累,核泄漏早期存在区域环境高浓度¹²⁹I现象,所以¹²⁹I-AMS测量在辐射安全及应急监测方面具有潜在优势。     

超灵敏小型回旋加速器质谱计总体物理设计与束流规划

介绍超灵敏小型回旋加速器质谱计的总体物理设计与束流规划,描述14C粒子在SMCAMS中的分析过程.     

超灵敏小型回旋加速器质谱计总体物理设计与束流规划

介绍超灵敏小型回旋加速器质谱计的总体物理设计与束流规划,描述14C粒子在SMCAMS中的分析过程。     

中国原子能科学研究院加速器质谱实验室的~(14)C样品制备技术研究进展

正~(14)C是广泛使用的长寿命宇宙成因核素,它在许多科学领域均有重要应用。鉴于~(14)C在环境领域的重要应用,中国原子能科学研究院将基于自主研发的加速器质谱仪(Accelerator Mass Spectrometry——AMS)系统(简称CIAE-~(14)C-AMS)     

用碳稳定同位素估算大气细颗粒物中多环芳烃的来源

建立了用碳稳定同位素比估算大气颗粒物中多环芳烃（PAHs）的方法,该方法包括二氯甲烷提取、薄层色谱纯化和气相色谱-燃烧系统-同位素质谱测定碳稳定同位素组成(δ¹³C);并用该方法对上海市大气颗粒物PM_2.5中PAHs的来源进行估算。结果表明:采样点PM_2.5中PAHs的δ¹³C值随着分子量的增加而减小;与潜在污染源中相应值相比,更接近于燃煤和生物质燃烧的相应值,表明采样点处PM_2.5中的PAHs受燃煤和生物质燃烧的影响大于机动车尾气。PAHs来自燃煤、机动车尾气和生物质的贡献分别为3%-21%、29%-33%和46%-67%。这一结果与采样点的特殊环境一致,表明碳稳定同位素比能够定量估算大气细颗粒物中PAHs的来源。     

加速器质谱交替测量方法研究

加速器质谱技术由于其测量精度和灵敏度高等特点使其在多个学科得到广泛的应用。随着加速器质谱技术的改进,加速器质谱系统朝着小型化方向发展。本文在中国原子能科学研究院自主研发设计的端电压为300 kV的小型多核素加速器质谱系统的基础上,根据该设备的特点,研发了一套交替测量系统和交替测量方法,实现了对¹⁴C的准确测量。     

秦山核电基地外围水体环境中~(14)C水平和分布

为了解和评价运行20余年的秦山核电基地外围环境水体中14 C的水平和分布,本文研制了水体中溶解态无机碳提取装置,并结合加速器质谱法对秦山核电基地外围环境中采集的水体样品进行了14 C活度的测量。测量结果表明,距排放口5km内的海水样品14 C比活度为(203.4±5.6)Bq/kg,分布范围为196.8~206.5Bq/kg,与参照点(本底)处于同一水平,未观察到显著的浓度分布规律。另外,也未观察到地表水、井水及地下水样品中14 C浓度与参照点相比有显著增高。本次水体采样调查结果表明,核电站排放的冷却水未引起近海岸海水中14 C浓度增高,无14 C富集现象。     

AMS 10Be测量本底研究和改进

10Be是加速器质谱(AMS)测量中重要性仅次于14C的核素,在第四纪地质研究等方面发挥着重要作用.为开展岩石暴露年龄测定和黄土中10Be含量测量等应用研究,北京大学加速器质谱(PKUAMS)在设备改进的基础上对10Be测量本底进行了较为系统的研究,使测量本底达到了6×10-15.本工作主要介绍AMS 10Be测量本底的主要来源,从提高10Be离子计数率与抑制7Be干扰本底两个方面对10Be测量本底进行了较为系统的研究与改进.     

~(14)C年龄测定技术的新进展

最近十年,~(14)C年代测定技术取得了不少新的进展。现将这项技术的进展情况介绍给读者(有关加速器质谱技术本刊已作过介绍,此处略)。     

基于加速器质谱的新型双用注入系统设计

提高14C的测试精度和10Be、26Al等长寿命放射性核素的丰度灵敏度是加速器质谱(AMS)领域的热点问题之一.西安加速器质谱中心设计了一套基于HVEE公司4130型加速器质谱计的双用注入系统.通过速度分析器的作用,在一套系统上实现交替注入和同时注入两种工作模式,较大程度上简化了以往两套系统共存的布局.计算结果表明,此系统既可以进行10Be、26Al的超高灵敏度测量,又继承了4130型AMS高精度的14C测试能力,拓展了其测量核素的范围.