碳十四定年加速器質(zhì)譜系統(tǒng)及附屬儀器流水線完整解決方案

資料下載：300kV多同位素低能量加速器質(zhì)譜儀、200kV放射性碳加速器質(zhì)譜儀、全自動(dòng)石墨化系統(tǒng)、碳酸鹽處理系統(tǒng)、氣動(dòng)壓樣裝置、鐵粉分配器、同位素比質(zhì)譜儀、氣體接口系統(tǒng)、管密封裝置、應(yīng)用領(lǐng)域（地質(zhì)、考古、環(huán)境、生物醫(yī)學(xué)、材料）、樣品（骨頭和牙齒、木炭、有孔蟲、法醫(yī)檢測(cè)樣品、地下水、石灰砂漿）.pdf[6.79MB]

加速器質(zhì)譜儀（AMS）已在地球科學(xué)、宇宙化學(xué)、環(huán)境科學(xué)、考古學(xué)、海洋科學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用，例如：變化研究中最基本的年代標(biāo)尺的建立、古地磁場(chǎng)變化及氣候突變事件的定年和示蹤、宇宙事件研究、核污染源的環(huán)境示蹤與監(jiān)測(cè)、放射性碳年代學(xué)、水循環(huán)以及新藥研制中的微計(jì)量示蹤等。

Ionplus AG是一家專門提供小型加速器質(zhì)譜儀測(cè)量解決方案的商業(yè)化公司，其技術(shù)源于瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院離子束物理實(shí)驗(yàn)室，Ionplus AG的200kV碳十四小型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（MICADAS）及50kV 低能量碳十四加速器質(zhì)系統(tǒng)（LEA）是目前*的商業(yè)化放射性碳加速器質(zhì)譜儀之一。根據(jù)樣品的種類和測(cè)量精度要求的不同，可以測(cè)量石墨靶或直接測(cè)量氣體樣品；針對(duì)石墨靶制備和氣體測(cè)量，Ionplus AG開發(fā)了一系列輔助設(shè)備，包括：第三代全自動(dòng)石墨化系統(tǒng)(AGE3)、氣動(dòng)壓樣裝置(PSP)、鐵粉分配器(FED)、管密封裝置(TSE)、氣體電離探測(cè)器(GID)、氣體接口系統(tǒng) (GIS)、碳酸鹽處理系統(tǒng)(CHS2)、同位素比質(zhì)譜儀(IRMS)，相關(guān)產(chǎn)品在主要國(guó)家放射性碳AMS實(shí)驗(yàn)室均有使用，包括：中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、瑞士、西班牙、匈牙利、瑞典、羅馬利亞、墨西哥、印度、波蘭、立陶宛、土耳其、韓國(guó)、俄羅斯、比利時(shí)、荷蘭等國(guó)家。

14C AMS 相關(guān)儀器組合使用

固體靶高精度測(cè)量：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀 + 氣動(dòng)壓樣裝置（PSP）；該配置適用于用戶實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)擁有石墨化裝置等前處理設(shè)備，然后采用我們的壓樣裝置（PSP）壓靶后即可在我們的加速器質(zhì)譜儀（MICADAS）中測(cè)量。

氣體樣品測(cè)量專用：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣體接口系統(tǒng)（GIS） + 管密封裝置（TSE） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）；該配置用于高效率直接測(cè)量氣體樣品，適用于藥物開發(fā)、生物示蹤、材料鑒別等應(yīng)用。IRMS可選，用于實(shí)時(shí)獲取穩(wěn)定同位素信息。

石墨靶制備及測(cè)量：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【全自動(dòng)石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動(dòng)壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置適用于石墨靶制備及放射性碳加速器質(zhì)譜儀測(cè)量，非常適合高精度測(cè)量需求用戶。IRMS可選，用于實(shí)時(shí)獲取穩(wěn)定同位素信息。

測(cè)量氣體及固體樣品：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【全自動(dòng)石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動(dòng)壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED）】+  【氣體接口系統(tǒng)（GIS） + 管密封裝置（TSE） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置為Ionplus AG提供的放射性碳加速器質(zhì)譜（14C AMS） 全套流水線產(chǎn)品（加速器質(zhì)譜中心建設(shè)），既適合高精度測(cè)量應(yīng)用，又適合高效率測(cè)量應(yīng)用。IRMS可選，用于實(shí)時(shí)獲取穩(wěn)定同位素信息。

碳達(dá)峰/碳中和應(yīng)用：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【氣體加載裝置（ALF）+ 全自動(dòng)石墨化裝置（AGE3）+ 氣動(dòng)壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） 】；該配置適用于石墨靶制備及放射性碳加速器質(zhì)譜儀測(cè)量，非常適合高精度測(cè)量需求用戶，例如化石源碳排放、碳溯源等大氣科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、碳達(dá)峰碳中和相關(guān)應(yīng)用。

石墨靶制備專用配置：【全自動(dòng)石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動(dòng)壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置專門用于石墨樣品制備課題組，將制備好的樣品送到第三方加速器質(zhì)譜中心測(cè)量 - 直接將原始樣品送到第三方加速器質(zhì)譜儀中心測(cè)量耗時(shí)（制備樣品耗時(shí)），而將制備好的石墨靶送到第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行14C AMS測(cè)量效率高很多。

MICADAS碳十四定年小型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（200kV）

MICADAS由進(jìn)樣裝置、離子源、低能質(zhì)譜、串列加速器、高能質(zhì)譜、探測(cè)器等部分組成。將待測(cè)樣品在離子源中電離，隨后引出離子束并加速，再借助電荷態(tài)、荷質(zhì)比、能量和原子序數(shù)選擇，鑒別被加速的離子并記錄，實(shí)現(xiàn)同位素比值的測(cè)定。

MICADAS是典型的第三代加速器質(zhì)譜儀，具有占地小、輕量化、低功耗、易操作、少維護(hù)、全自動(dòng)、高效率、高精度、可直接測(cè)量氣體等特點(diǎn)，MICADAS是目前*的商業(yè)化小型放射性碳測(cè)量系統(tǒng)之一。MICADAS主要特征及配置如下：

LEA 低能量碳十四微型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（50kV）

基于現(xiàn)有成熟的200kV MICADAS加速器質(zhì)譜儀，Ionplus AG開發(fā)了50kV LEA低能量碳十四加速器質(zhì)譜儀。LEA在不降低儀器性能的同時(shí)大大降低儀器的占地面積，LEA占地4.5m², 高度1.5m – 約為MICADAS占地面積的一半，因此LEA是小巧的¹⁴C AMS。

LEA碳十四加速器質(zhì)譜儀                                             LMP專用數(shù)據(jù)采集及處理軟件

通過采用MICADAS的許多相同概念和部件，LEA具有MICADAS一樣的特點(diǎn)：混合型濺射離子源可用于測(cè)量氣體和固體樣品；帶預(yù)真空進(jìn)樣裝置的隨機(jī)采樣樣品靶盤，不需要破壞真空或冷卻離子源的任何部件而實(shí)現(xiàn)更換樣品靶盤；真空絕緣串列加速器。采用低端電壓氦剝離，能夠?qū)崿F(xiàn)高達(dá)50%的傳輸效率和的測(cè)量穩(wěn)定性。

和MICADAS一樣，LEA與Ionplus的其他所有附屬儀器兼容，例如GIS氣體接口系統(tǒng)用于全自動(dòng)氣體樣品測(cè)量，LMP專用軟件用于數(shù)據(jù)采集和處理。Ionplus新一代ACS加速器控制軟件可以讓用戶操作LEA十分容易：從快速自動(dòng)調(diào)試和任務(wù)引擎工作流程，到新的維護(hù)和診斷任務(wù)特點(diǎn) - 運(yùn)行一臺(tái)加速器質(zhì)譜儀從來沒有如此簡(jiǎn)單過！

石墨靶制備是加速器質(zhì)譜儀¹⁴C年代學(xué)測(cè)量中的關(guān)鍵步驟之一，基本原理如下：經(jīng)預(yù)處理的有機(jī)樣品采用薄箔包裹后進(jìn)入約920°燃燒室，加入一定量的氧氣，薄箔產(chǎn)生放熱反應(yīng)，使得樣品周圍能夠達(dá)到1500°的局部高溫，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)樣品充分燃燒；隨后將得到的二氧化碳?xì)怏w經(jīng)過分離、凈化并傳輸?shù)绞瘑卧械姆磻?yīng)器中，然后在氫氣和鐵粉催化劑的作用下將二氧化碳還原成石墨，將上述方法獲得的石墨壓制成石墨靶用于加速器質(zhì)譜儀放射性碳測(cè)量分析。

全自動(dòng)石墨化系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：

高度集成化：樣品燃燒與石墨化集成于一個(gè)簡(jiǎn)潔系統(tǒng)； 自動(dòng)化裝置：采用沸石阱，無需液氮，便于全自動(dòng)控制

高產(chǎn)出效率：每批7制備個(gè)樣品，每批樣品大約4小時(shí)； 操作簡(jiǎn)單方便：交互式圖形化用戶界面控制軟件(GUI)

數(shù)據(jù)記錄與處理：處理樣品的壓力和溫度均自動(dòng)記錄； 高可靠性與高精度：標(biāo)準(zhǔn)重量樣品交叉污染小于1‰

微劑量樣品：常規(guī)樣品含碳量1-2mg；小樣品含碳量大于0.2mg；含碳量大于3%、重達(dá)200mg樣品可以處理

CHS2 碳酸鹽處理系統(tǒng)是一套碳酸鹽樣品或液態(tài)有機(jī)物樣品處理系統(tǒng)，用于高效沖洗、水解和氧化樣品。CHS2 原理及操作流程如下：碳酸鹽樣品經(jīng)過預(yù)處理，由CHS2 碳酸鹽處理系統(tǒng)進(jìn)行全自動(dòng)采樣、沖洗、加酸、水解和氧化（根據(jù)實(shí)際情況可加熱加速水解氧化），獲得的二氧化碳?xì)怏w用于后續(xù)處理分析（可直接進(jìn)入加速器質(zhì)譜儀測(cè)量氣體樣品，或進(jìn)入第三代全自動(dòng)石墨化系統(tǒng)進(jìn)行石墨化）。

主要特點(diǎn)：自動(dòng)沖洗/加酸/采樣，與AGE3/GIS*兼容；加熱組件（20-90℃）可以處理42個(gè)樣品；LCD讀出器和流量報(bào)警器集成于流量計(jì)；氣體切換閥便于EA/CHS2相互切換。

FED鐵粉分配器

FED鐵粉分配器設(shè)計(jì)用于AGE3和其他石墨化系統(tǒng)的鐵粉催化劑分配。主要特點(diǎn)：采用無磁材料制作，儀器不“粘”鐵粉；手動(dòng)操作且不需要其他輔助設(shè)施，幾乎無磨損；定量加入鐵粉催化劑，可重復(fù)性好。

PSP氣動(dòng)壓樣裝置

石墨靶通過PSP氣動(dòng)壓樣裝置可快速、可靠、可重復(fù)地進(jìn)行氣動(dòng)壓樣。主要特點(diǎn)：壓力100-800N可調(diào)節(jié)；反面施力壓樣，大大降低樣品正面污染；所有常用的AMS陰極壓樣均可以通過PSP來實(shí)現(xiàn)，支持NEC和HVEE陰極制靶

GIS氣體接口系統(tǒng)

GIS氣體接口系統(tǒng)是一個(gè)多功能氣體處理裝置，用于CO₂氣體樣品加速器質(zhì)譜儀測(cè)量，適用于小量樣品（3-100μg C）、低精度樣品篩選、高效測(cè)量樣品。

主要特點(diǎn)如下：

可以處理劑量3-100μg C的CO₂樣品；直接測(cè)量CO₂而非石墨靶，樣品制備簡(jiǎn)單且省時(shí)；

每天可以處理多達(dá)60個(gè)氣體樣品或更多樣品；與EA、CHS和全自動(dòng)tube cracker實(shí)現(xiàn)多功能耦合；

與其他AMS實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)測(cè)量（每個(gè)樣品點(diǎn)兩下鼠標(biāo)）；氦氣稀釋樣品，減少樣品損耗、更多CO₂進(jìn)入GIS

 配置4個(gè)輔助進(jìn)氣口用于參照氣體；

GID氣體電離探測(cè)器

GID氣體電離探測(cè)器是¹⁴C AMS定年測(cè)量系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)數(shù)探測(cè)器，專門設(shè)計(jì)用于探測(cè)和識(shí)別離子，覆蓋整個(gè)離子質(zhì)量，范圍從100 keV-至MeV（核素氫-鑭）。GID特點(diǎn)包括：噪聲低、能量分辨率高、精度高、GID抗輻射性能好、維護(hù)簡(jiǎn)單、支持其他廠家生產(chǎn)的AMS / IBA。

TSE管密封裝置

TSE管密封裝置是一套簡(jiǎn)潔的、手動(dòng)操作真空管路，裝配有2個(gè)用于燃燒管密封的9mm Ultra-Torr接口，2個(gè)用于石英和玻璃管密封的4mm接口，以及一個(gè)1/2’’ Ultra-Torr接口。