O que é um espectrômetro de massa do acelerador?

Um espectrômetro de massa do acelerador é um dispositivo de laboratório que usa uma combinação de magnetismo e alta tensão para medir elementos radioativos. Embora tenha sido demonstrado pela primeira vez na década de 1930, o uso de aceleradores combinados com a espectrometria de massa não se tornou comum até a década de 1970. A espectrometria de massa é a medição de uma molécula ou massa de átomo, separando diferentes átomos por seu peso ou massa usando campos magnéticos.

Arqueologia, o estudo de civilizações antigas, usou a presença de materiais radioativos, principalmente carbono, desde o início do século XX. Um cientista pode levar uma amostra de um sítio arqueológico, medir a quantidade de carbono radioativo-14 presente na amostra e estimar a idade da amostra ou artefato. Antes do uso de um espectrômetro de massa do acelerador, a medição do carbono-14 consumia tempo e exigia uma grande quantidade de material. A ciência de usar carbono radioativo para determinar a idade dos artefatos antigos é conhecido como "carbono dating. "

Existem várias seções diferentes no espectrômetro de massa do acelerador, mas o equipamento primário é um separador magnético e um acelerador em tandem. A primeira parte da unidade usa um separador magnético de baixa potência para remover partículas ou moléculas indesejadas do fluxo da amostra. Em seguida, a amostra entra no acelerador tandem, que primeiro acelera as partículas, atraindo a partícula carregada negativamente com uma carga elétrica positiva de alta energia, superior a milhões de volts.

As partículas aceleradas passam por uma stripper de elétrons, que é uma camada muito fina de carbono ou um gás específico. Os elétrons são removidos da partícula, resultando em um íon carregado positivamente. Os íons agora são acelerados novamente, porque são repelidos pela alta carga positiva do acelerador. É por isso que essa parte do dispositivo é chamada de acelerador em tandem, porque afetaOs íons duas vezes usando os efeitos da atração e repulsão devido à carga elétrica.

Depois que os íons de alta velocidade deixam a seção em tandem, o restante do espectrômetro de massa do acelerador são ímãs adicionais que podem direcionar o fluxo de amostra para um detector que conta o número de partículas que o atingem. Cada seção do espectrômetro é conectada a computadores que podem ajustar a resistência elétrica e magnética para controlar o fluxo do produto. Os detectores são extremamente sensíveis e podem sentir um íon radioativo em muitos milhões de não-radioativo.

Juntamente com seu uso em arqueologia e geologia, um espectrômetro de massa do acelerador pode ser usado em testes de diagnóstico médico. Um elemento radioativo, chamado traçador, pode ser injetado em um paciente ou incluído em pequenas quantidades em um medicamento tomado pelo paciente. À medida que o corpo absorve o medicamento, o elemento traçador pode ser visto usando amostras introduzidas em um espectrômetro de massa do acelerador. A capacidade do espectrômetro para SEE quantidades muito pequenas de um elemento radioativo torna a técnica valiosa, porque o paciente vê níveis muito baixos de radioatividade que não se acredita causar problemas de saúde.