Hakuto科学機器 取扱製品紹介

Accelerator Mass Spectrometry AMSシステムの原理
Accelerator Mass Spectrometer

1. イオン源

AMSイオン源は少量の試料を効率よく安定したビームを提供するセシウム・スパッター型負イオン源(SNICS-Source of Negative Ions by Cesium Sputtering)を使用します。効率と再現性を重視し、40試料タイプと134試料タイプのマルチ・カソードSNICS(MC-SNICS)があります。双方とも、試料をCO2で導入できるガス対応モデルも用意されています。

2. 90°分析入射電磁石

イオン源からの負イオンビームを電磁石により不要なmE/q2を持つイオンを除去します。電磁石のチャンバーは絶縁されており、チャンバーにパルス状の高電圧を印可し、加速器に同重体イオンが逐次入射します。例えば、炭素の場合は12Cを300μsec、13Cを900μsec、14Cを100msecと言うサイクルを繰り返します。それぞれの入射時間は調整できます。90°分析入射電磁石後にはマルチ・ファラデイ・カップが置かれ、14Cを入射中は12Cと13Cをモニターします。この逐次入射方式とは別に同時入射システムも選択することができます。

3. タンデム型ペレトロン加速器

タンデム型ペレトロンでは中央に正に帯電した加速ターミナルがあり入射システムからのイオンビームを静電加速します。ターミナル内にはビームの損失を抑える形状をしたストリッパー・カナルがあり、アルゴンガスが流されます。負イオンビームはストリッパーガスとの衝突により、負イオンが正イオンに、分子イオンが分解され原子イオンになります。この圧力は測定条件、運転条件で最適化します。ストリッパー・カナルには二台のターボ分子ポンプが取り付けられ、アルゴンガスが加速管に流入する量を低下させるとともに循環も行います。負の炭素イオンを正イオンにするとき加速器の加速電圧によって、CAMSでは+1、3MVと5MVペレトロンでは+3、+4の炭素イオンを測定に使用します。

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4. 90°正イオン分析システム

90°分析入射電磁石と同様に不要なmE/q2を持つイオンを除去します。分子イオンから生じた低いエネルギーの炭素イオンや陽子、残留気体との反応で生じた窒素や酸素イオンなどを除去します。チャンバー壁の一部はタンタルなどの安定金属で覆われ、陽子が衝突しても核反応による二次放射線や中性子発生を抑制しています。

5. 電磁石後には、

マルチ・ファラデイ・カップが置かれ、14Cを入射中に12Cと13Cをモニターします。

6. 静電アナライザー

電磁石で正イオンを分析後、さらに不要なイオンを取り除くために大型の静電アナライザーを用いて全体の装置の感度を1015、バックグラウンドを10-16オーダーにすることができます。

7.検出器

検出器は炭素測定の場合は半導体検出器、その他のイオンには電離箱を選択することができます。炭素は比較的単純なので半導体検出器で個数とエネルギーを測定し14Cを同定できます。塩素の場合は硫黄に、ベリリウムの場合ホウ素に同重体があるのでこれは電離箱でのビームのエネルギー損失が:原子量に依存することにより分離します。129Iの場合は飛行時間型検出器も選択できます。炭素の場合、12C/14C比と13C/14C比を計測システムのソフトウェアが算出します。

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