维也纳大学：放射性同天博体育官网分析的数量级改进

挑战

环境科学，地质学，天体物理学（陨石），考古学和其他领域的许多领域都依赖于使用长期寿命的放射性病 - 放射性核素（放射性核心较长的半衰期），以确定样本的年龄，来源，来源，来源和其他历史印刷。此处的优点图是同天博体育官网比：放射性同天博体育官网的浓度与同一元素的稳定同天博体育官网。当然最著名的是碳14（）¹⁴c）广泛用于“碳约会”。不幸的是，这些有用的天博体育官网标记通常仅以极低的浓度存在。测量其超低浓度的最敏感方法称为加速器质谱法（AMS），有时可以达到Attomolar敏感性。它还需要基于辐射检测的样品与替代方法的毫克。但是，AMS的主要局限性是存在不必要的同钉，可以完全压倒某些目标核素的信号。

AMS是一个多步骤过程，旨在创建一条加速（多达多个MEV）的第一片否定的（多达几种MEV），然后使用强磁场通过偏转多次区分了带正电荷的离子，其中偏转取决于质量/电荷（M/Q）比率（M/Q）。在加速度的上游，该样品首先被轰炸以产生一个负离子（阴离子），后者在M/Q分析后将其注入加速器中，在该加速器中，它们在一种称为钢制的设备中转化为阳性离子（阳离子），该设备称为钢制脱位，它也可以消除可能具有相同M/Q速率的小分子离子，该分子可能与靶M/Q率相同。¹⁴C-和¹²ch₂- 。然后将阳离子进一步加速，并根据其M/Q比进行分类。但是对于许多放射性同天博体育官网而言，仍然存在等差的问题：不同元素的同天博体育官网具有相同近似质量的元素，可以超过放射性同天博体育官网（例如，¹³⁵CS和ISOBAR¹³⁵BA）通过几个数量级。解决异荷属问题的唯一常规方法是使用极高（> 10 mV）的电压加速度根据其微小的核电付费细节对离子进行分类。这将测量能力限制在世界各地的几个设施和少数放射性同天博体育官网上。

幸运的是，维也纳大学物理学院的一个团队在包括Martin Martschini博士的团队中开发了一种优雅而强大的替代方案，基于巧妙地利用天博体育官网与选择性的光电技术结合使用AMS。

解决方案

他们的AMS系统称为维也纳环境研究加速器（VERA）。有效消除Vera中异荷属背景信号的关键是它们最近的离子天博体育官网相互作用质谱法（ILIAMS）的发展。这是一种新型的元素选择过滤器，它是Ite-extery worldwide的第一个耦合到AMS的设备。

Iliams在阴离子阶段（“低能质谱仪”）实施，并按阈值光编程工作。 Martschini states, “Molecular and atomic anions all have a threshold photon energy for photodetachment of the extra electron; absorption of photons above this energy leads to ejection of an electron, i.e., neutralization of the anion. For each radionuclide of interest, we carefully design the chemical preparation of the sample so that the anion containing the radionuclide is one with a higher threshold for this ionization than the然后，我们的问题均匀的阴离子。因此，激光在脱衣舞娘和加速阶段之前从离子束中消除了问题等轴。从理论上讲，所需的只是在适当的波长（光子能）窗口中的某个地方的激光器。因此，为了使Vera能够进行研究并提供基于不同放射性同天博体育官网官网及其Isobar背景的测量服务，需要几种不同激光波长的投资组合。

但是，天博体育官网要求不仅匹配一个相当宽的波长窗口。这是因为对Iliams的挑战是天博体育官网吸收和光检查机制的低横截面（概率）。 Martschini解释说：“为了抵消这一点，我们需要高天博体育官网强度，并将天博体育官网/阴离子的相互作用时间延长到毫秒或更多。”他们通过使阴离子束穿过充满惰性缓冲气体（通常是HE）的射频离子指南来完成后者。这使阴离子几乎减少到热能。离子指导为1米长，提供天博体育官网束与该离子指导中的阴离子束完全吻合，然后天博体育官网/离子的相互作用时间约为1 ms，这可以有效消除异荷菌。

Vera的两个天博体育官网器是Coherent Avia LX在355 nm和Verdi 18在532 nm处最多生产20瓦。 Martschini指出：“我们选择了这些天博体育官网器的原因多种。首先，它们为Iliams具有非常有效的必要权力。其次，它们具有圆形的tem₀₀带有的输出光束M²相当接近1.0。这种远光灯质量对于我们的技术至关重要，因为我们必须在1米离子指南梁路径的每一端通过3毫米孔对齐光束，该光束从入口窗口下游3米处进入真空系统和最后的光学镜头或镜像。最后，它们非常可靠。每个数据运行需要1-6个小时。但是，我们通常会安排针对相同特定同天博体育官网和异橡胶的一周实验。每当我们安排其波长时，我们都需要在整个一周内进行完美的激光性能，否则我们会遇到重大调度问题。”

结果

当Iliams首次开发时，该团队希望它能够将Isobar背景删除多达6-8个数量级，但事实证明，对于某些Isobars来说，它比那个崇高的目标还要好。根据Martschini的说法，“一个杰出的例子是硫和氯的分离，我们能够抑制³⁶相对于³⁶Cl，使用Verdi Laser的532 nm输出，通过令人难以置信的11个数量级。”

Martschini总结说，多亏了Iliams，AMS首次可以在环境层面上访问越来越多的新痕迹同天博体育官网。最近的添加包括长寿命的裂变产品⁹⁰SR（全球任何检测技术的最高灵敏度）。他引用的其他很好的例子包括剖腹产¹³⁵CS和¹³⁷cs，这都是以前众所周知的困难目标。具体而言，使用传统AM，几乎不可能计数¹³⁵CS和¹³⁷来自海水等环境样本的CS离子，因为同一标称质量的钡同天博体育官网可以丰富一百万倍（或更多）。但是，由于1950年代和1960年代的核试验，这些是海洋和鱼类中存在的环境重要的放射性同天博体育官网，最近由于福岛核灾难。幸运的是，由于Iliams，即使在超轨道水平下，它们的测量也相对简单。

与此同时，在Vera确定其他天博体育官网病的协议和波长的任务持续不断。展望未来的Martschini指出，Iliams团队目前正在努力添加天体物理有趣的有趣¹⁸²HF。 

天博体育官网长期以来用于分析目的 - 根据样品的组成，相，温度等审问样品。但是，创新的Iliams方法正在使维也纳大学及其合作者的科学家使用天博体育官网研究以前从未有过的各种样本的详细历史。 

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