加速器质谱Be测量改进研究

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自Raisbeck1978年首先开展AMS10Be测量以来,经过近30年的发展,AMS10Be测量技术水平有了很大提高,测量本底不断降低,10Be计数率也不断提高。随着各种抑制10Be的同量异位素的方法的不断出现,使比较小型的AMS系统也能够用于10Be测量,但测量本底仍然较高。目前国际上基于大型加速器的AMS10Be测量容易达到较高测量灵敏度,小型化系统达到还有一定困难,中型系统经过仔细选择设计参数也能达到较高灵敏度。10Be在AMS所测量核素中的重要性仅次于14C,在地球科学、环境科学中有着非常重要的作用。 北京大学AMS系统(PKUAMS)从1993年开展10Be测量,但由于设备条件的限制,各项性能指标较低。离子源引出BeO-流强小于1μA,系统束流传输效率为5-7%,标准样品NIST计数率4~5cps,10Be测量灵敏度为5×10-14。最近北京大学于2004年从美国NEC公司引进了一台小型串列加速器质谱计专门用于14C测量,希望将基于EN型串列静电加速器的PKUAMS系统用于开展岩石暴露年龄研究等高灵敏度10Be测量工作,为此需要进行系统改进以提高测量的计数率和灵敏度。本论文的主要工作就是围绕上述要求展开的。在研制循环气体剥离系统和探测器双参数数据获取系统升级的基础上,本文通过模拟计算和实验研究对离子源性能和系统束流传输效率进行了深入细致的研究,找到最佳运行参数,使BeO-引出束流最大达到2μA,10Be3+离子传输效率达到11%。对探测器则优化了运行参数并重点研究了7Be干扰本底来源和抑制方法,使10Be测量本底降到了6×10-15。 本文第一章介绍AMS基本原理和10Be测量的发展以及一些特殊问题。第二章主要介绍对离子源的改进研究。第三章在介绍循环气体剥离系统的基础上,重点描述有关传输效率和传输分馏的研究。第四章介绍升级后的双参数数据获取系统、探测器参数优化和有关7Be干扰本底的研究。第五章则总结改进后的PKUAMS10Be测量水平和样品测量情况。
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