Co je to hmotnostní spektrometr akcelerátoru?

Hmotnostní spektrometr akcelerátoru je laboratorní zařízení, které používá kombinaci magnetismu a vysokého napětí k měření radioaktivních prvků. Ačkoli to bylo poprvé prokázáno ve 30. letech, použití urychlovačů kombinovaných s hmotnostní spektrometrií se stalo běžnou až v 70. letech. Hmotnostní spektrometrie je měření hmoty molekuly nebo atomu oddělováním různých atomů jejich hmotností nebo hmotou pomocí magnetických polí.

Archeologie, studium starověkých civilizací, použila přítomnost radioaktivních materiálů, především uhlík, od počátku 20. století. Vědec by mohl vzít vzorek z archeologického místa, měřit množství radioaktivního uhlíku-14 přítomného ve vzorku a odhadnout věk vzorku nebo artefaktu. Před použitím hmotnostního spektrometru akcelerátoru bylo měření uhlíku-14 časově náročné a vyžadovalo velké množství materiálu. Věda o používání radioaktivního uhlíku k určení věku starověkých artefaktů se nazývá „uhlíkový dating. “

V hmotnostním spektrometru akcelerátoru je několik různých sekcí, ale primárním zařízením je magnetický separátor a tandemový akcelerátor. První část jednotky používá magnetický separátor s nízkým výkonem k odstranění nežádoucích částic nebo molekul z proudu vzorku. Poté vzorek vstupuje do tandemového akcelerátoru, který nejprve zrychluje částice přitahováním negativně nabité částice vysokoenergetickým pozitivním elektrickým nábojem a přesahujícím miliony voltů.

Zrychlené částice pak procházejí elektronovým striptérkou, což je buď velmi tenká vrstva uhlíku, nebo specifickým plynem. Elektrony jsou odstraněny z částice, což má za následek pozitivně nabitý ion. Ionty jsou nyní znovu zrychleny, protože jsou odpuzeny vysokým pozitivním nábojem akcelerátoru. Proto se tato část zařízení nazývá tandemový akcelerátor, protože to ovlivňujeS ionty dvakrát pomocí účinků přitažlivosti a odpuzování způsobené elektrickým nábojem.

Jakmile vysokorychlostní ionty opustí tandemovou část, zbytek hmotnostního spektrometru akcelerátoru je další magnety, které mohou nasměrovat proud vzorku na detektor, který počítá počet částic, které jej dosahují. Každá část spektrometru je připojena k počítačům, které mohou upravit elektrickou a magnetickou sílu pro ovládání proudu produktu. Detektory jsou velmi citlivé a mohou cítit jeden radioaktivní ion v mnoha milionech neradioaktivních.

Spolu s jeho použitím v archeologii a geologii lze při lékařském diagnostickém testování použít hmotnostní spektrometr urychlovače. Radioaktivní prvek, nazývaný stopor, může být injikován do pacienta nebo zahrnutý do malých množství do léčiva odebraného pacientem. Jak tělo absorbuje léčivo, může být strojní prvek vidět pomocí vzorků zavedených do hmotnostního spektrometru akcelerátoru. Schopnost spektrometru na sEE velmi malá množství radioaktivního prvku činí techniku ​​cennou, protože pacient vidí velmi nízkou úroveň radioaktivity, o nichž se předpokládá, že způsobuje zdravotní obavy.