Hvad er et acceleratormassespektrometer?
Et acceleratormassespektrometer er en laboratorieindretning, der bruger en kombination af magnetisme og højspænding til at måle radioaktive elementer. Selvom det først blev demonstreret i 1930'erne, blev brugen af acceleratorer kombineret med massespektrometri ikke almindeligt før i 1970'erne. Massespektrometri er måling af et molekyle eller atoms masse ved at adskille forskellige atomer ved deres vægt eller masse ved hjælp af magnetiske felter.
Arkæologi, studiet af gamle civilisationer, har brugt tilstedeværelsen af radioaktive materialer, primært kul, siden det tidlige 20. århundrede. En videnskabsmand kunne tage en prøve fra et arkæologisk sted, måle mængden af radioaktivt carbon-14 til stede i prøven og estimere alderen på prøven eller artefakten. Før brugen af et acceleratormassespektrometer var måling af carbon-14 tidskrævende og krævede en stor mængde materiale. Videnskaben om at bruge radioaktivt kulstof til at bestemme alderen for gamle artefakter er kendt som "Carbon DAting. "
Der er flere forskellige sektioner i et acceleratormassespektrometer, men det primære udstyr er en magnetisk separator og en tandemaccelerator. Den første del af enheden bruger en magnetisk separator med lav effekt til at fjerne uønskede partikler eller molekyler fra prøvestrømmen. Derefter kommer prøven ind i tandemacceleratoren, der først accelererer partiklerne ved at tiltrække den negativt ladede partikel med en højenergit positiv elektrisk ladning, der overstiger millioner af volt.
De accelererede partikler passerer derefter gennem en elektronstripper, som enten er et meget tyndt lag kulstof eller en bestemt gas. Elektroner fjernes fra partiklen, hvilket resulterer i en positivt ladet ion. Ionerne accelereres nu igen, fordi de afvises af den høje positive ladning af acceleratoren. Dette er grunden til, at denne del af enheden kaldes en tandemaccelerator, fordi den påvirkers ioner to gange ved hjælp af virkningerne af tiltrækning og frastødelse på grund af den elektriske ladning.
Når de højhastighedsioner forlader tandemsektionen, er resten af acceleratormassespektrometeret yderligere magneter, der kan dirigere prøvestrømmen til en detektor, der tæller antallet af partikler, der når det. Hvert afsnit af spektrometeret er forbundet til computere, der kan justere elektrisk og magnetisk styrke til at kontrollere produktstrømmen. Detektorerne er ekstremt følsomme og kan fornemme en radioaktiv ion i mange millioner af ikke-radioaktive.
Sammen med dens anvendelse i arkæologi og geologi kan et acceleratormassespektrometer bruges til medicinsk diagnostisk test. Et radioaktivt element, kaldet en sporstof, kan injiceres til en patient eller inkluderes i små mængder i et lægemiddel taget af patienten. Når kroppen absorberer lægemidlet, kan sporstofelementet ses ved anvendelse af prøver indført i et acceleratormassespektrometer. Spektrometers evne til at sEE meget små mængder af et radioaktivt element gør teknikken værdifuld, fordi patienten ser meget lave niveauer af radioaktivitet, som ikke antages at forårsage sundhedsmæssige bekymringer.