[發明專利]用于同位素測量的加速器質譜裝置

有效

• 申請號: 202010002369.1
• 申請日: 2020-01-02
• 公開（公告）號: CN111157605B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 何明;包軼文;姜山;游曲波;蘇勝勇;李康寧;趙慶章;龐儀俊
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;H01J49/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 張成新

本發明的實施例提供了一種用于同位素測量的加速器質譜裝置，其包括離子源、注入系統、加速管、氣體剝離系統、分析系統以及探測系統，其中，離子源與注入系統連接，注入系統的輸出端與加速管連接，加速管的輸出端與氣體剝離系統連接，氣體剝離系統的輸出端與分析系統連接，分析系統連接至探測系統；離子源用于產生同位素負離子；注入系統對同位素負離子進行分離，并且使同位素負離子交替注入加速管；加速管對經注入系統分離后的負離子進行加速；氣體剝離系統將加速后的負離子轉化為正離子，同時將分子離子瓦解；分析系統對正離子進行分析后將正離子送入探測系統，探測系統對上述正離子進行測量。本發明的裝置結構緊湊、涉及的操作流程簡單。

技術領域

本發明的實施例涉及一種用于同位素測量的加速器質譜裝置。

背景技術

加速器質譜裝置是一種基于加速器技術和離子探測器技術的高能量同位素質譜裝置，可用于核素測量以及同位素豐度比值測量。對于核素測量，例如測量¹⁴C，可有效排除各種本底干擾，提高測量靈敏度；對于同位素豐度比值測量，目前，采用將同位素先后交替加速、交替測量的分析方法，例如測量碳同位素，通常需要將¹²C、¹³C和¹⁴C進行交替注入，以獲得各同位素之間的豐度比，然而，這種同位素測量方法，對注入磁鐵的能量、交替頻率等具有一定要求，使測量變得復雜。

發明內容

本發明的實施例提供了一種用于同位素測量的加速器質譜裝置，用于測量單核素或同位素的豐度比值，該裝置結構緊湊、占地面積小、涉及的操作流程簡單。

根據本發明的一個方面，提供一種用于同位素測量的加速器質譜裝置，包括：離子源、注入系統、加速管、氣體剝離系統、分析系統以及探測系統，其中，所述離子源與所述注入系統連接，所述注入系統的輸出端與所述加速管連接，所述加速管的輸出端與所述氣體剝離系統連接，所述氣體剝離系統的輸出端與所述分析系統連接，所述分析系統連接至所述探測系統；其中，所述離子源用于產生同位素負離子；所述注入系統對所述同位素負離子進行分離，并且使所述同位素負離子交替注入所述加速管；所述加速管對經所述注入系統分離后的負離子進行加速；所述氣體剝離系統將所述加速后的負離子轉化為正離子，同時將分子離子瓦解；所述分析系統對所述正離子進行分析后將所述正離子送入所述探測系統，所述探測系統對上述正離子進行測量。

進一步的，所述注入系統包括注入磁鐵、交替注入單元和測量單元，所述測量單元設置在所述注入磁鐵的輸出端；所述注入磁鐵用于將所述離子源產生的負離子偏轉至預設軌道；所述交替注入單元用于將所述負離子交替注入至所述加速管；所述測量單元用于對部分所述負離子測量。

進一步的，所述測量單元為偏置法拉第杯。

進一步的，所述分析系統包括分析磁鐵和靜電分析器；所述分析磁鐵的輸出端設置偏置法拉第杯，用于測量經所述氣體剝離系統產生的同位素正離子。

在其中一個實施例中，所述離子源及所述注入系統設置在具有預設電壓的臺架上，所述氣體剝離系統、所述分析系統及所述探測系統均處于地電位。

在其中一個實施例中，所述氣體剝離系統包括剝離管，所述剝離管的兩側設置分子泵。

在其中一個實施例中，所述裝置還包括：束流傳輸系統，所述束流傳輸系統設置在所述離子源與所述加速管之間；所述束流傳輸系統包括導向器和靜電四級透鏡，所述導向器設置在所述離子源與所述注入系統之間，用于調節束流位置；所述靜電四級透鏡設置在所述注入系統與所述加速管之間，用于對離子束流聚焦。

在其中一個實施例中，所述注入磁鐵及所述分析磁鐵均采用偏轉半徑為35cm、偏轉角度為90度的雙聚焦二極磁鐵。

進一步的，所述靜電分析器采用偏轉半徑為35cm、偏轉角度為90度的雙聚焦球面型靜電分析器。