3.2.3　加速器质谱（AMS）

加速器质谱测量技术是20 世纪70 年代后期开始发展的超灵敏分析测量技术。AMS将加速器与质谱分析相结合，是测量中长寿命放射性核素最灵敏的手段。加速器质谱装置通常由离子源、注入系统、加速器、高能分析系统、粒子探测器、计算机控制与数据获取系统等部分组成（图3-8）。

图3-8　加速器质谱装置部分结构示意图

AMS采用Cs+溅射负离子源，即由铯锅产生的铯离子（Cs+）经过加速并聚焦后溅射到样品的表面，样品被溅射后产生负离子流，在电场的作用下负离子流从离子源被引出。引出的负离子经注入器进行质量选择和预加速，再注入加速器中继续加速。被注入加速器中的负离子，在加速场中首先进行第一级加速，当离子加速运行到端电压处，由气体（或膜）剥离器剥去外层电子而变为正离子，随即进行第二级加速得到较高能量的正离子。经加速器加速后的正离子，包括多种元素、多种荷电态的离子。为了选定待测离子，需对高能离子进行选择性分析。高能分析系统由高能分析磁铁和静电分析器组成，经高能分析系统后，束流中的绝大部分干扰离子被排除，只保留待测离子和极少量带相同电荷的杂质离子。粒子束经过高能分析系统后，同质异位素与所要测量的粒子一同进入探测器，粒子探测器在原子计数时可同时鉴别同质异位素和待测粒子。

加速器质谱法具有极高的丰度灵敏度（可测定的同位素丰度比能达到10-15～10-12）和极低的绝对检测限（可低达103～104个原子水平），是目前探测超低含量放射性核素最为灵敏的方法，因此特别适用于环境样品中长寿命放射性核素的超痕量分析，如14C、10Be、26Al、36Cl、41Ca、53Mn、129I和锕系核素等，也可用于稳定核素的测量。

加速器质谱法广泛用于放射性定年和同位素示踪分析。AMS在许多科研领域都有重要应用，包括考古学、生物医学、地学、环境科学、核科学、水文学、宇宙学、原子核物理学等。近年来，小型加速器质谱仪取得了长足的进步，随着端电压≤1 MV 的专用型低能AMS系统商品化的推进，其在超低活度水平环境放射性分析中的应用越来越多。特别是对于锕系核素、14C 及129I，小型AMS系统的分析灵敏度已经达到甚至超越了传统的AMS系统，已成为环境放射性超灵敏分析应用的利器。