PRINCIPY A POUŽITÍ URYCHLOVAČOVÉ HMOTNOSTNÍ SPEKTROMETRIE

Význam tématu

Urychlovačová hmotnostní spektrometrie (AMS) umožňuje detekovat ultrastopová množství radionuklidů s izotopickými poměry až 10–16 v malých vzorcích. Tato citlivost otevírá klíčové možnosti v archeologii, geochronologii, environmentálním monitoringu či jaderné forenzice.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem článku je:

• shrnutí historie a principů AMS
• představení nového zařízení MILEA v ČR
• vymezení hlavních oblastí aplikace radionuklidů 14C, 10Be, 26Al, 129I, 236U a dalších

Použitá metodika a instrumentace

AMS systém MILEA se skládá z pěti částí:

• iontový zdroj se zásobníkem až 40 terčů a cesiovým sputterem
• nízkoenergetická část s elektrostatickým analyzátorem a magnetem
• tandemový elektrický urychlovač s heliovým stripperem (až 300 kV)
• vysokoenergetická část s magnety, ESA a degradačními fóliemi
• koncepční plynový detektor dE/dx s dvojím sběrem náboje

Hlavní výsledky a diskuse

• Instalace MILEA v Řeži zvýšila schopnost místní laboratoře AMS analýz.
• Heliový stripper a achromatická optika zlepšují transmitanci a potlačují interferenční izobary.
• Zařízení je schopné měřit multiizotopové série radionuklidů od uhlíku po aktinoidy.
• Systém umožňuje rychlé měření malých vzorků (mg–µg) s nejistotou na úrovni ‰ až ‰.

Přínosy a praktické využití metody

AMS je využívána v:

• radiouhlíkovém datování artefaktů a sedimentů
• paleoklimatologii pomocí 10Be, 26Al, 36Cl
• hydrologii a pohybu podzemních vod (14C, 36Cl, 81Kr)
• forenzních studiích jaderného materiálu (236U, Pu)
• studii dopadů jaderných testů a nehod (129I, 41Ca)
• astrofyzice a geochemii kosmických materiálů (10Be, 26Al, 60Fe)

Budoucí trendy a možnosti využití

• rozvoj nízkonapěťových AMS systémů a mobilních zařízení
• selektivní laserová ionizace pro potlačení izobarů
• rozšíření měření aktinoidů a vzácných nuklidů
• zkracování doby analýzy a zvýšení automatizace
• aplikace v biologii (microdosing), archeometrii a sledování změn klimatu

Závěr

AMS představuje nezastupitelnou metodu pro ultrasenzitivní měření radionuklidů. Zavedení zařízení MILEA v české laboratoři rozšiřuje kapacity pro multiizotopové analýzy a podporuje široké spektrum aplikací od datování po environmentální a forenzní studie.

Reference

• Hellborg R. a kol.: Vacuum 70, 365 (2003).
• Hellborg R., Skog G.: Mass. Spectrom. Rev. 27, 398 (2008).
• Kutschera W.: Int. J. Mass. Spectrom. 349-350, 203 (2013).
• Litherland A. E. a kol.: Mass. Spectrom. Rev. 30, 1037 (2011).
• Povinec P. P. a kol.: Radiocarbon 51, 45 (2009).
• Alvarez L. W., Cornog R.: Phys. Rev. 56, 613 (1939).
• Van de Graaff R. J. a kol.: Phys. Rev. 43, 16 (1933).
• Gove H. E. a kol.: Phys. Rev. Lett. 1, 251 (1958).
• Libby W. F.: Phys. Rev. 69, 671 (1946).
• Muller R. A.: Science 196, 489 (1977).
• Bennet C. L. a kol.: Science 198, 508 (1977).
• Synal H.-A. a kol.: Nucl. Instrum. Meth. B 294, 349 (2013).
• Synal H.-A., Stocker M., Suter M.: Nucl. Instrum. Meth. B 259, 7 (2007).
• Martschini M. a kol.: Nucl. Instrum. Meth. B 456, 213 (2019).