Was ist ein Beschleunigungsmassenspektrometer?
Ein Beschleunigungsmassenspektrometer ist ein Laborgerät, das eine Kombination aus Magnetismus und Hochspannung verwendet, um radioaktive Elemente zu messen. Obwohl es in den 1930er Jahren erstmals demonstriert wurde, wurde die Verwendung von Beschleunigern in Kombination mit Massenspektrometrie erst in den 1970er Jahren an der Tagesordnung. Die Massenspektrometrie ist die Messung eines Moleküls oder Atommasses durch Trennung verschiedener Atome durch ihr Gewicht oder ihre Masse unter Verwendung von Magnetfeldern.
Archäologie, das Studium der alten Zivilisationen, hat seit dem frühen 20. Jahrhundert das Vorhandensein radioaktiver Materialien, hauptsächlich Kohlenstoff, verwendet. Ein Wissenschaftler könnte eine Stichprobe von einer archäologischen Stelle nehmen, die Menge an radioaktiven Kohlenstoff-14 in der Probe messen und das Alter der Probe oder des Artefakts abschätzen. Vor der Verwendung eines Beschleunigungsmassenspektrometers war die Messung von Carbon-14 zeitaufwändig und erforderte eine große Menge an Material. Die Wissenschaft der Verwendung von radioaktivem Kohlenstoff, um das Alter der alten Artefakte zu bestimmen, wird als "Carbon DA" bezeichnetTing. "
Es gibt verschiedene Abschnitte in einem Beschleunigungsmassenspektrometer, aber das primäre Gerät ist ein Magnetabscheider und ein Tandembeschleuniger. Der erste Teil der Einheit verwendet einen Magnetabscheider mit geringer Leistung, um unerwünschte Partikel oder Moleküle aus dem Probenstrom zu entfernen. Anschließend tritt die Probe in den Tandem-Beschleuniger ein, der zuerst die Partikel beschleunigt, indem das negativ geladene Partikel mit einer hochenergie positiven elektrischen Ladung von mehr als Millionen Volt übersteigt.
Die beschleunigten Partikel gehen dann durch einen Elektronenstripper, der entweder eine sehr dünne Kohlenstoffschicht oder ein spezifisches Gas ist. Elektronen werden aus dem Partikel entfernt, was zu einem positiv geladenen Ion führt. Die Ionen werden jetzt wieder beschleunigt, weil sie von der hohen positiven Ladung des Gaspedalators abgestoßen werden. Aus diesem Grund wird dieser Teil des Geräts als Tandem -Beschleuniger bezeichnet, da es sich auswirkts die Ionen zweimal unter Verwendung der Auswirkungen von Anziehung und Abstoßung aufgrund der elektrischen Ladung.
Sobald die Hochgeschwindigkeitsionen den Tandemabschnitt verlassen haben, ist der Rest des Beschleunigungsmassenspektrometers zusätzliche Magnete, die den Probenstrom zu einem Detektor leiten können, der die Anzahl der Partikel zählt, die ihn erreichen. Jeder Abschnitt des Spektrometers ist an Computer angeschlossen, die die elektrische und magnetische Festigkeit anpassen können, um den Produktstrom zu steuern. Die Detektoren sind extrem empfindlich und können ein radioaktives Ion in vielen Millionen nicht-Radioaktiven erfassen.
Zusammen mit seiner Verwendung in Archäologie und Geologie kann ein Beschleunigungsmassenspektrometer bei medizinischen Diagnosetests verwendet werden. Ein radioaktives Element, das als Tracer bezeichnet wird, kann in einen Patienten injiziert werden oder in kleinen Mengen in einem vom Patienten eingenommenen Medikament einbezogen werden. Wenn der Körper das Arzneimittel absorbiert, kann das Tracer -Element unter Verwendung von Proben gesehen werden, die in ein Beschleunigungsmassenspektrometer eingeführt wurden. Die Fähigkeit des Spektrometers zu sEE sehr kleine Mengen eines radioaktiven Elements macht die Technik wertvoll, da der Patient sehr geringe Radioaktivitätsniveaus sieht, von denen nicht angenommen wird, dass sie gesundheitliche Bedenken verursachen.