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AMS-14C样品制备系统的研制及其性能研究

2021-06-14亓明丽李昭梅唐俊森魏思雨刘明吉赵振池石书林KimikazuSasa沈洪涛

同位素 2021年3期
关键词:测量系统

亓明丽,李昭梅,唐俊森,魏思雨,刘明吉,赵振池,石书林,Kimikazu Sasa,沈洪涛,3

(1.广西师范大学 物理科学与技术学院,广西 桂林 541004;2.日本筑波大学 应用加速器中心,日本 茨城 305-8577;3.广西核物理与核技术重点实验室,广西 桂林 541004)

14C定年技术于1949年由Libby提出[1]。随着加速器质谱仪(AMS)的发展和应用[2-6],目前,加速器质谱技术已经成为最佳的14C测量分析技术[7-8]。与其他14C测定方法[9-11]相比,AMS具有测量时间短,精度高,所需样品量少(毫克量级甚至更少)的优点[3-4,12 ],为地质学、海洋学、考古学、核技术和生物医学等多方面领域的发展提供了技术支持[2-6,13-14]。AMS测试要求离子束流稳定,束流强度高等[15],所以制样系统的标准在于污染少,产率高,操作简便,安全系数高[16-17],为加速器质谱仪的测试提供高质量的靶材。石墨作为14C-AMS的常规靶材,过去在其制备技术上尝试过多种方法,包括高温高压法[18-19]、裂解法[20]和催化还原法[21]等,通过这些方法都获得了性能较好的石墨样品,但相较于催化还原法,多数方法使用的设备比较复杂、价格昂贵,有的方法产率较低,所以催化还原法被认为是较为理想的制备方法[22]。目前催化还原法主要分为氢法[23-25]、锌法[22,26-27]和氢化钛法[28-30],每种制样方法对应的制备系统略有不同。其中,氢法用氢气作为还原剂发生还原反应,将样品转化为石墨,锌法使用锌粉作为还原剂发生还原反应,使样品转化为石墨,而氢化钛法则结合了这两种方法。氢化钛法同时使用TiH2和Zn进行样品制备,与锌法类似,但在其基础上添加了TiH2,这种方法将TiH2分解所释放的H2作为主要还原剂,Zn粉将反应体系中的水还原成氢气,保证H2的供应[28]。……

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