“西安加速器质谱中心”是在我国“西部大开发”战略实施过程中.doc

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1、西安加速器质谱中心简介“西安加速器质谱中心”是在中国科学院、教育部和国家科技部的大力支持下，由中科院地球环境研究所与西安交通大学于2004年7月签订协议，联合筹建。该中心是院校合作的一个实例，它是由中国科学院院领导（路院长、陈院长、李院长），西安交通大学校长郑南宁院士以及中科院地球环境研究所原所长安芷生院士共同倡议的。正在建设的中心拥有的主要设备是从荷兰高压工程公司（HVEE）引进的三百万伏特（3MV）串列加速器质谱仪。加速器质谱仪（简称AMS）就是把加速器技术（一种把带电粒子加速到高能量的装置）结合质谱仪技术（一种分析和测量不

2、同质量的原子或分子的仪器）而构成的一种超高灵敏度质谱分析设备。它分析的灵敏度可达10-12-10-16,也就是可以从千万亿个被测量的原子中把一个所要探测的原子(如放射性14C原子)分辨出来。AMS的高灵敏度特点也导致了另一个优点,就是可以进行微量分析,它所需的样品量可以少于1mg。所以AMS成为精确探测微量的长寿命放射性同位素的最前沿的大型仪器装备。天然的长寿命放射性核素(如10Be、14C、26Al和129I)都是宇宙射线在大气层中核反应的产物,它们通过降雨或降尘沉降到地表（海洋、冰川、陆地等）。当它们深埋在海底、冰芯和地层与

3、大气隔绝后，放射性强度就不断衰减。测量沉积物上残留的放射性强度，就能推算出它们的年代，也叫断代，这种方法叫“衰变法”。由于这些长寿命放射性核素的半衰期很长，10Be（1.5×106年）、14C(5730年)、26Al(7.0×105年)、以及129I（1.6×107年），所以衰变法测量时间长，所需样品量多，它不适合测量半衰期比14C长的其它核素。即使是测量半衰期较短的14C，一克现代碳样品，每分钟只有13次放射计数。而一克现代碳样品中实际上却包含了六百五十亿个14C原子。如果我们直接测量样品中的14C原子数，测量计数率将大大提高

4、。AMS正是测量样品中的放射性同位素原子与稳定同位素原子间的比值。与传统的衰变法相比,AMS的探测灵敏度提高了十万倍,而所需样品量减少了一千倍。因此，AMS方法是核科学中离子束分析的一门新技术,是加速器技术的一个正在迅速发展着的重大应用领域。由于长寿命放射性核素既可作为年代计测定样品的年龄,它又能作为示踪计反映古气候变化、古地球磁场变化等自然现象，所以AMS广泛应用于考古学、天文学和地球科学，现正扩展应用到生命科学、现代环境和材料科学。中科院地环所早在1999年提出在西安市建立一台能分析多种放射性核素的AMS装置，该项目分别在2

5、002年和2003年被中国科学院和国家科技部批准立项。2002年年底，我们与荷兰的高压工程公司(HVEE)正式签订购买一台3MV串列加速器质谱仪的合同。该设备于2004年9-10月在HVEE公司进行了出厂前预验收,并于年底全部设备运至西安市。2005年6月Xian-AMS开始在西安加速器质谱中心现场进行安装调试,计划于2006年上半年开始试运行。我们引进的Xi`an-AMS是一台多核素（10Be、14C、26Al和129I）质谱分析的装置，近期以分析10Be和14C为主,日后再分析26Al和129I等放射性核素。在正常运行情况下

6、计划每年分析2500多个样品，现代样品的14C的日常测量精度优于0.5%，最高可达0.2-0.3%，对现代碳样品，每秒钟可测80－100个左右的原子。10Be的探测灵敏度可达10-14，甚至高达10-15。AMS自上世纪七十年代末发展以来,全世界至今约有五十多台,而我们这一台的各项性能均属国际一流水平。这座Xian-AMS中心大楼占地15亩,包括加速器大厅、辅助设备房和样品制备室在内的三层大楼的建筑总面积约2500m2。在我国西部地区建立的这一台多核素质谱分析装置及相应的样品制备系统，它将为我国有关部门的地球环境及考古、生物医学

7、和其它学科的应用研究服务，成为我国，特别是西部地区的AMS测试中心之一。由于AMS是国家引进的大型高精度的分析装置，设备复杂，价格昂贵，所以我们引进的这台AMS装置将建立成为我国超高灵敏度质谱仪共享设备。它在平台工作的共享运行机制管理下，以地学、生物医学研究为主，多学科共享，形成学科交叉点，创造更多的创新机会。这一共享测试平台的建立将不仅为地球环境所和西安交通大学，而且将为我国科研院所、高等院校和产业部门（如水利、国土资源、海洋、气象、农业、林业和环保等等）的科技人员的相关研究提供公益技术支撑。还将有利于集中国内优势力量充分发挥

8、大型仪器的功能，促进我国年代学、地球、宇宙环境科学和生命科学的发展。有利于我国在这些领域实现跨越式创新，并为政府决策和环境外交提供科学服务。西安加速器质谱中心实验楼外景西安加速器质谱中心3.0MV加速器质谱仪全景西安加速器质谱中心3.0MV加速器质谱仪平面布局图