가속기 질량 분석
개발
핵 물리학에 사용되는 입자 가속기는 다소 왜곡 된 형태의 질량 분석기로 볼 수 있지만, 세 가지 주요 요소 인 이온 소스, 분석기 및 검출기가 항상 존재합니다. 그들이 그 헬륨 3 (보여주기 위해 사이클로트론을 이용하면 LW 알바 레즈와 미국의 로버트 코녹 먼저 1939 년 질량 분석기와 같은 가속기를 사용하는 3 안정적인보다는 수소-3 (그는)을했다 (3)H), 당시 핵 물리학에서 중요한 질문. 그들은 또한 헬륨 -3이 천연 헬륨의 구성 성분임을 보여 주었다. 그들의 방법은 실물 크기의 사이클로트론이 사용되었다는 점을 제외하고는 오메가 트론에 대해 위에서 설명한 것과 동일했으며, 두 동위 원소를 쉽게 구별했다. 이 방법은 거의 40 년 동안 다시 사용되지 않았습니다. 그러나, 우주 또는 동체에 입사하는 우주 광선에 의해 생성 된 방사성 동위 원소 인 우주 동위 원소 측정에 응용이 발견되었다. 이러한 동위 원소는 매우 드물며, 상응하는 지상 원소의 백만 분의 일 정도의 풍부함을 가지고 있으며, 이는 일반적인 질량 분석기의 능력을 훨씬 능가하는 동위 원소 비율입니다. 베릴륨 -7 (7 Be; 53 일) 또는 탄소 -14 (14 C; 5,730 년) 와 같이 우주 발생 동위 원소의 반감기가 비교적 짧은 경우, 방사성 계수에 의해 시료의 농도를 결정할 수 있습니다. 그러나 베릴륨 -10 (10 Be; 150 만 년) 또는 염소 -36 (36 Cl; 0.3 백만 년) 과 같이 반감기가 길면 그러한 과정은 효과가 없습니다. 대형 고 에너지 가속기 질량 분석기의 장점은 이전에 사용 가능한 기계가 제공 할 수있는 것보다 1,000 배 더 많은 에너지를 가진 이온으로 인한 뛰어난 검출기 선택성입니다. 종래의 질량 분석기는 기준 이온 동위 원소의 100 분의 1 미만의 양을 측정하는 데 어려움을 겪습니다. 간섭 이온이 저농도 동위 원소를 찾는 분석기 위치에 흩어지기 때문입니다. 고진공 및 비 산란 예방 조치가 극도로 10 배나 향상 될 수 있지만 필요한 1 억 개는 아닙니다. 촉진제는 이러한 결함을 훨씬 더 많이 겪으며, 다량의 "쓰레기"이온은 우주 발생 동위 원소의 예상되는 분석기 위치에서 발견된다. 특정 종류의 핵 입자 검출기가 관련 이온을 명확하게 식별하는 능력은 가속기 질량 분석기가 이러한 단점을 극복하고 강력한 분석 도구로서 기능 할 수있게합니다.
탠덤 정전 가속기의 작동
탠덤 정전 가속기 (입자 가속기: Van de Graaff 발생기 참조)는이 목적을 위해 다른 모든 기계를 신속하게 대체했습니다. 주로 위에서 설명한 세슘 스퍼터 소스 인 이온 소스는 접지 전위 근처에 있고 시료를 쉽게 변경할 수 있기 때문입니다. 이온은 마이너스 여야하지만, 쉽고 효율적으로 생산되므로 장애가되지는 않습니다. 고전압 튜브에 들어가기 전에, 우주 론적 동위 원소의 질량 위치에서 나오는 빔만이 가속기로 들어가도록 이온을 질량 분석한다; 강한 참조 동위 원소 빔은 종종 가속기에 들어 가지 않고이 위치에서 측정됩니다. cosmogenic 동위 원소 빔은 가스 또는 얇은 탄소 포일과 충돌하거나 여러 전자를 스트리핑하는 기계의 고전압 단자로 끌어 당겨 대상 동위 원소가 여러 양의 전하 상태의 분포로 인해 양극 충전 단자. 모든 분자 이온이 분해됩니다. 신흥 빔은 높은 분산 자석이 주요 부분 인 분석 분야를 통과합니다. 분석기를 떠나면 빔이 검출기로 들어갑니다. 각 이온은 그 정체성을 확립 할 수있는 방식으로 개별적으로 검사됩니다. 이를 수행하는 가장 일반적인 방법은 두 개의 입자 탐지기의 조합을 사용하는 것입니다. 하나의 탐지기는 주어진 길이의 물질을 통과 할 때 입자가 에너지를 잃는 속도를 측정하는 반면 다른 하나는 입자의 총 에너지를 동시에 측정합니다. 카운트는 2 차원 컴퓨터 어레이의 빈에 저장되며, 그 좌표는 2 개의 검출기로부터의 신호의 진폭에 의해 주어진다. 다수의 "쓰레기"이온은 데이터 어레이의 영역을 채우지 만 일반적으로 대상 이온이 차지하는 잘 정의 된 영역과 겹치지 않는 2 개의 검출기로부터 값을 취한다. 각 종류의 동위 원소에는 다양한 추가 분석 필드와 경우에 따라 비행 시간 기술을 사용하도록 특별히 설계된 검출기 시스템이 필요합니다. 가속기 질량 분석기의 개략도가 그림 8에 나와 있습니다.
