中太平洋西部L2011岩芯加速器质谱计的~(14)C年代学测定及沉积环境研究

加速器质谱计~(14)C测年是近十年来国际上的最新技术,由于使用毫克量级样品并能扩大~(14)C测年量程,对于详细研究大洋沉积年代学和洋区混合作用具有重大的应用价值,这是现行衰变计数法~(14)C测年所远不及的。本文运用此种测年方法对于中太平洋西部L2011岩芯进行年代学研究.所测试样为岩芯上部80cm,是该岩芯碳氧同位素测试处理的同一份样品。     

为了捕获千万亿分之一原子--访科技启明星李德明研究员

加速器在一般人的理解中是一种大能量、高成本、高精尖的庞然大物，是高能物理学家探究原子奥秘的武器，令常人可望而不可及。随着加速器使用范围的不断扩展，如今在生命科学、环境科学、考古。天文、地理等领域已经越来越多地与加速器打交道。但很多人担心使用加速器的安全、成本等问题，期盼有一种使用方便、安全、小型、低成本的加速器的问世。在经历了十多年的艰辛探索后，中国科学院上海原子核研究所的科学家们在1998年有一项振奋人心的成果发布，我国的科学家们完全依靠自己的力量，在世界上首创建成超灵敏小型回旋加速器质谱计（SM…     

79Se的加速器质谱方法测定研究

加速器质谱方法广泛用于测定~(10)Be,~(14)C,~(26)Al,~(36)Cl,~(41)Ca和~(129)I等长寿命同位素,应用在地学、环境科学、考古学和生物医学等领域.近年来由于~(79)Se在生物医学和环境科学中的潜在应用,利用加速器质谱方法测定~(79)Se受到关注,而首先注意到的是~(79)Se半衰期的不确定,过去文献中发表的值范围为10~3～10~6a.Se是人体中的重要微量元素之一,当含量过高被看作有毒性,而过低时,又同一些疾病,例如我国东北地区的克山病和大骨病相联系.为研究Se在生物体中的动力学过程,生物化学和硒的化合物的新陈代谢,对利用~(79)Se作为同位素示踪剂十分感兴趣.此外,~(79)Se是核废物中的裂变产物之一,它对环境的影响也正在研究.加速器质谱法被建议用于测定~(79)Se,但由于同量异位素~(79)Br的干扰,测定~(79)Se有着相当大的困难.目前加速器质谱学的同量异位素鉴别除利用一些同位素,如~(14)N,~(26)Mg,~(36)Ar,~(129)Xe负离子的不稳定或不形成的特性外,主要是依靠能量损失率法,但这种方法要求粒子的能量足够高,对于原子序数z≤20,要求能量达到1～2MeV/每核子,而对于z>30,则要求达到2 MeV/每核子以上,即要求将粒子加速到150MeV,这对现有大多数加速器质谱计是达不到的.本工作为了测定~(79)Se的半衰期,首次利用加速     

C-12标记碳酸钡的制备和质谱分析

为着直接测定天然碳的同位素丰度,作者制备和分析了一种~(12)C标记的碳酸钡样品。用此样品和高丰度~(13)C样品经称重配样,可对质谱计进行质量歧视的校正,借迭代法可定出绝对的同位素丰度值A_(13)为0.1504(7)原子％~(13)C。     

碳同位素质谱分析的质量歧视效应

作者曾研制两种碳同位素的标准样品,为分别含1.095(1)和88.54(3)原子％~(13)C的碳酸钡试剂,这里括号内的数值表示末位数的准确度。今进一步研制一种~(13)C丰度更高的标准样品,为含98.11(3)原子％~(13)C的碳酸钡,并对一台质谱计在测定全量程~(13)C丰度时,观察了质量歧视效应的变化。     

洞穴次生碳酸盐中“死碳”对14C法测年的影响

通过加速器质谱 C 法测年和不平衡铀系热电离质谱(TIMS)法测年结果的对比, 结合已发表的 1414C 法测年结果和对应的日历年代, 研究了特定的洞穴次生碳酸盐沉积中“死碳”混入比例及其对 C 14法测年的影响. 结果表明, 洞穴次生碳酸盐中“死碳”混入比例变化较大; “死碳”混入比例的不确定使得洞穴次生碳酸盐的 C 法测年结果具有较大的误差. 在对经过老灰岩地层形成的洞穴石笋样品进行 C 14 14或 AMS14C 法定年时, 要充分考虑“死碳”对年龄可靠性的影响.     

用一年生植物研究大气Δ14C 分布与化石源CO2排放

利用加速器质谱(AMS)技术, 通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(¹⁴C), 系统分析了2009 年5~9 月北京地区大气Δ¹⁴C 水平和化石源CO₂浓度分布. 研究结果表明, 北京地区大气Δ¹⁴C最高值为29.6‰±2.2‰, 最低值为-28.2‰±2.5‰, 表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势, 这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO₂ 排放增加呈相反的变化趋势, 即人类活动频繁地区大气Δ¹⁴C值较低. 2009 年5~9 月北京地区大气化石源CO₂浓度变化范围为(3.9±1.0)~(25.4±1.0) ppm, 每排放1 ppm 化石源CO₂可使大气Δ¹⁴C水平下降~2.70‰. 用AMS 测量一年生植物¹⁴C这一方法, 为快速示踪大气化石源CO₂浓度提供了有效手段.     

现今世界上最大的重离子回旋加速器建成

现今世界上最大的重离子回旋加速器——法国国家重离子加速器 GANIL 已在法国卡昂建成。GANIL 是一个由两台大型普通(非超导)回旋加速器组成的串列系统。两级串列设计是现今在重离子回旋加速器中达到较高能量的有效途径。放在两台加速器之间的剥离膜可将重离子的净电荷增大到四倍。GANIL 的两台加速器是相同的分离扇等时性回旋加速器(K=400兆电子伏)。每台加速器有四扇磁铁(每块重400吨),平均磁场强度为1.6忒斯拉。四个磁铁间隙中有两个加有射频加速电场。GANIL 用来加速从碳到铀的所有离子。加速最大能量从较轻离子约100兆电子伏/核子逐渐下降到周     

超灵敏质谱技术

按照原子质量来分析样品内部所含的各种成分的仪器叫做质谱计,它在近代科学技术的各个领域中都有广泛的应用。但是近几年来,国外许多实验室正在研究一种比通常的质谱计灵敏度高得多的超灵敏质谱技术。它的主要特点是利用了加速器和核探测技术,     

用一年生植物研究大气△~(14)C分布与化石源CO_2排放

利用加速器质谱(AMS)技术,通过测量北京地区一年生植物放射性碳同位素(14C),系统分析了2009年5～9月北京地区大气△14C水平和化石源CO2浓度分布.研究结果表明,北京地区大气△14C最高值为29.6‰±2.2‰,最低值为-28.2‰±2.5‰,表现出远郊-近郊-市区依次递减趋势,这与由人类活动(人口密度、交通流量等)引起的化石源CO2排放增加呈相反的变化趋势,即人类活动频繁地区大气△14C值较低.2009年5～9月北京地区大气化石源CO2浓度变化范围为(3.9±1.0)～(25.4±1.0)ppm,每排放1ppm化石源CO2可使大气△14C水平下降～2.70‰.用AMS测量一年生植物14C这一方法,为快速示踪大气化石源CO2浓度提供了有效手段.     

~(36)Ar(n,p)~(36)Cl截面测量

研究自然界~(36)Cl的形成在地球科学有重要意义。宇宙线中子在大气层通过~(36)Ar(n,p)~(36)Cl反应生成~(36)Cl在当今被认为自然界~(36)Cl的主要来源之一。1968年(Onufrier)曾假设慢中子引起~(36)Ar(n,p)~(36)Cl反应的截面与~(14)N(n,p)~(14)C截面(热中子截面为1.8b)具有相同的数量级,由此计     

高能加速器

高能物理是当前研究微观世界物质结构的前沿科学,高能物理实验所使用的主要工具是高能加速器。加速器的发展历史还不到半个世纪,但发展速度却十分惊人。四十年代初建成的回旋加速器,其直径不过一米多一些,而七十年代初建成的、目前世界上最大的质子同步加速器,其直径已达两公里,在三十年内增大了一千多倍。以能量来说,早先的回旋加速器只能把质子加速到几MeV(兆电子伏)。而目前最大的高能加速器已可把质子能量加速到500GeV(即5000亿电子伏),提高了差不多十万倍。从这一些对比中可以看出加速器规模变化之大,早先的加速器不过是实验室中的产物,到了现阶段,建造加速器,特别是高能加速器,已经是一项规模十分庞大,要求极为严格的工程建设项目了。     

高浓碳-13标准品的质谱分析

不久前作者测准了一种天然碳-13丰度的碳酸钡试剂,今进一步检测一种含约90原子％~(13)C的标记碳酸钡试剂。通过稀释法求得质谱计的质量歧视校正系数,从而能确定这一试剂的碳-13丰度,可用来标定有关仪器。     

用加速器质谱法研究低剂量抗蚜威的基因毒性

1990年以来,美国Lawrence Livermore国家实验室的许多研究报道显示,加速器质谱技术(AMS)在定量研究微量毒物与生物大分子加合方面具有广泛的应用前景.例如,他们首次成功地用加速器质谱技术,探测研究了致癌物2-氨基-3,8-二甲基咪唑-(4,5-f)喹喔啉(MeIQx)与DNA的共价结合.其探测灵敏度极高,可达每10~(11)～10~(12)核苷酸一个加合.近年来,AMS在生物医学领域的应用已引起人们的广泛关注.我们可以预言,近年内此类研究将迅速增加,特别是在环境剂量水平的药物和化学物质的基因毒性及危险性评估方面.     

p-■系统的亚稳态

当反质子■注入普通物质中将产生湮灭,p-■系统的寿命τ■10~(-9)s,这可由量子电动力学公式求得。最近在加拿大介子设备回旋加速器工作的Yamazaki和P.Kitching发现:当(?)射入液氦缸中,τ在3μS处有一峰,最长     

树木年轮~(14)C含量与短周期太阳活动关系的研究

Stuiver和Quay分析了公元1000年以后大约900年的已知年代树年轮样品的~(14)C含量。他们的结果表明,对应于Maunder、Sprer和Wolf这三个太阳活动极小期,树轮~(14)C含量正好具有极大值。Lin等和Kocharov等得到了周期为80—90年的树年轮~(14)C含量的变化。Suess和de Jong等则测得了树年轮~(14)C含量周期大约为200年的变化,这些工作中得到的~(14)C含量变化的幅度在1％至2％之间,反映了太阳风对银河系宇宙射线的调制作用。但是,对11年周期的太阳活动是否引起可以测出的大气中~(14)C浓度变化的问题,长期以来还未有比较明确的结论。     

强流回旋加速器技术的研究进展

简要介绍了强流质子加速器的若干个主要应用领域, 并比较了目前国内外各类质子加速器的发展状况, 列举了有代表性的加速器技术指标. 在此基础上, 总结强流回旋加速器的技术特点, 介绍了中国原子能科学研究院的强流加速器研究与发展的三个主要阶段. 最后, 重点介绍了我们目前正在研究的一些强流回旋加速器关键技术及研究进展.     

南极乔治王岛北海岸A635玄武岩激光质谱微区~(40)Ar/~(39)Ar等时年龄

利用激光直接对岩石的薄片、光片或单颗粒矿物熔样,以高灵敏度、高精度的质谱计为测定手段,进行~(40)Ar/~(39)Ar的定年技术,已成为近年国际上先进的实验室竞先建立的方法,它为开展地质构造年代学、变质岩年代学以及矿床年代学等研究提供新的研究手段和更可靠的年龄数据.在研究南极乔治王岛北海岸火山岩年代学和岩石学的基础上,作者对含过剩氩的A635玄武岩样品进行了激光质谱微区~(40)Ar/~(39)Ar定年,探讨其微区等时年龄,获得了可喜的突破.     

型谱化高流强质子回旋加速器自主研发及创新应用

回旋加速器是开展核装备研制、核科学和生命科学等前沿研究,以及核技术创新应用的关键科学手段和不可或缺的研究平台.强流回旋加速器研究团队研发了高流强紧凑型回旋加速器,创建了径向调变磁场梯度强聚焦理论,研发了多束团强流束流动力学并行计算算法和软件,突破了紧凑型回旋加速器的极限能量、显著提升了空间电荷制约下的束流强度;独创了奇偶三角形单元垫补函数的等时场和非理想谐波场垫补方法,有效提高了轴向聚焦力,解决了磁铁工程难题;突破了“馈管-腔体”耦合振荡抑制、动态负载变化均衡等关键技术,实现了长期稳定运行.团队自主研制了十余台不同能量强流回旋加速器,其流强、注入和引出效率等主要性能指标处于国际同类装置前列,在中国原子能科学研究院、中国科学院国家空间科学中心、国防科技工业抗辐照应用技术创新中心、北京大学等单位的相关研究项目中做出了重要贡献,为近百个单位常年供束开展空间科学、生命科学与核科学技术的研究,应用领域广泛.     

高浓重氮参考样品的研制

在氮同位素分离和氮-15标记物质的制备和应用中,都需要高浓氮-15参考样品或称标准物质,用来标定分析仪器。本工作通过化学分析、样品转化和质谱测定,制得一种含98.35±0.02原子％~(15)N标准样品,计有20克硫酸铵,可向国内提供,以标定质谱计或发射光谱仪,并能与含天然丰度氮-15样品配制成其它~(15)N浓度的标准样品。