碳十四定年加速器質(zhì)譜系統(tǒng)及附屬儀器流水線完整解決方案
| 考古樣品: 結合古氣候?qū)W和放射性碳校正，通常需要高精度、高重現(xiàn)性及可靠性 | 材料科學：生物燃料和植物材料鑒定越來越重要，一體化解決方案同時分析14C和δ13C |
|
| 環(huán)境科學: 提供儀器解決方案用于碳循環(huán)到生物地球化學研究的微量樣品測量 | 生物醫(yī)學：結合了高靈敏度的AMS和超快全自動14C分析，用于高效率微示蹤研究 |
|
| 海洋研究：從沉積物到水樣，從單個有孔蟲到溶解無機碳，提供樣品處理及采樣裝置 | 法醫(yī)鑒定：各種樣品的背景，發(fā)現(xiàn)有價值的信息，特別結合穩(wěn)定同位素信息分析 |
|
資料下載：300kV多同位素低能量加速器質(zhì)譜儀、200kV放射性碳加速器質(zhì)譜儀、全自動石墨化系統(tǒng)、碳酸鹽處理系統(tǒng)、氣動壓樣裝置、鐵粉分配器、同位素比質(zhì)譜儀、氣體接口系統(tǒng)、管密封裝置、應用領域（地質(zhì)、考古、環(huán)境、生物醫(yī)學、材料）、樣品（骨頭和牙齒、木炭、有孔蟲、法醫(yī)檢測樣品、地下水、石灰砂漿）.pdf[6.79MB]
加速器質(zhì)譜儀（AMS）已在地球科學、宇宙化學、環(huán)境科學、考古學、海洋科學、生命科學等領域得到了極為廣泛的應用，例如：變化研究中最基本的年代標尺的建立、古地磁場變化及氣候突變事件的定年和示蹤、宇宙事件研究、核污染源的環(huán)境示蹤與監(jiān)測、放射性碳年代學、水循環(huán)以及新藥研制中的微計量示蹤等。
Ionplus AG是一家專門提供小型加速器質(zhì)譜儀測量解決方案的商業(yè)化公司，其技術源于瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學院離子束物理實驗室，Ionplus AG的200kV碳十四小型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（MICADAS）及50kV 低能量碳十四加速器質(zhì)系統(tǒng)（LEA）是目前*的商業(yè)化放射性碳加速器質(zhì)譜儀之一。根據(jù)樣品的種類和測量精度要求的不同，可以測量石墨靶或直接測量氣體樣品；針對石墨靶制備和氣體測量，Ionplus AG開發(fā)了一系列輔助設備，包括：第三代全自動石墨化系統(tǒng)(AGE3)、氣動壓樣裝置(PSP)、鐵粉分配器(FED)、管密封裝置(TSE)、氣體電離探測器(GID)、氣體接口系統(tǒng) (GIS)、碳酸鹽處理系統(tǒng)(CHS2)、同位素比質(zhì)譜儀(IRMS)，相關產(chǎn)品在主要國家放射性碳AMS實驗室均有使用，包括：中國、美國、英國、法國、德國、瑞士、西班牙、匈牙利、瑞典、羅馬利亞、墨西哥、印度、波蘭、立陶宛、土耳其、韓國、俄羅斯、比利時、荷蘭等國家。
14C AMS 相關儀器組合使用
固體靶高精度測量：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀 + 氣動壓樣裝置（PSP）；該配置適用于用戶實驗室已經(jīng)擁有石墨化裝置等前處理設備，然后采用我們的壓樣裝置（PSP）壓靶后即可在我們的加速器質(zhì)譜儀（MICADAS）中測量。
氣體樣品測量專用：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣體接口系統(tǒng)（GIS） + 管密封裝置（TSE） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）；該配置用于高效率直接測量氣體樣品，適用于藥物開發(fā)、生物示蹤、材料鑒別等應用。IRMS可選，用于實時獲取穩(wěn)定同位素信息。
石墨靶制備及測量：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【全自動石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置適用于石墨靶制備及放射性碳加速器質(zhì)譜儀測量，非常適合高精度測量需求用戶。IRMS可選，用于實時獲取穩(wěn)定同位素信息。
測量氣體及固體樣品：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【全自動石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED）】+ 【氣體接口系統(tǒng)（GIS） + 管密封裝置（TSE） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置為Ionplus AG提供的放射性碳加速器質(zhì)譜（14C AMS） 全套流水線產(chǎn)品（加速器質(zhì)譜中心建設），既適合高精度測量應用，又適合高效率測量應用。IRMS可選，用于實時獲取穩(wěn)定同位素信息。
碳達峰/碳中和應用：200kV小型加速器質(zhì)譜儀（MICADAS） 或 50kV 低能量碳十四小型加速器質(zhì)譜儀+ 【氣體加載裝置（ALF）+ 全自動石墨化裝置（AGE3）+ 氣動壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） 】；該配置適用于石墨靶制備及放射性碳加速器質(zhì)譜儀測量，非常適合高精度測量需求用戶，例如化石源碳排放、碳溯源等大氣科學、環(huán)境科學、碳達峰碳中和相關應用。
石墨靶制備專用配置：【全自動石墨化裝置（AGE3）+ 碳酸鹽處理系統(tǒng)（CHS2）+ 氣動壓樣裝置（PSP）+ 鐵粉分配器（FED） + 同位素比質(zhì)譜儀（IRMS）】；該配置專門用于石墨樣品制備課題組，將制備好的樣品送到第三方加速器質(zhì)譜中心測量 - 直接將原始樣品送到第三方加速器質(zhì)譜儀中心測量耗時（制備樣品耗時），而將制備好的石墨靶送到第三方機構進行14C AMS測量效率高很多。
MICADAS碳十四定年小型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（200kV）
MICADAS由進樣裝置、離子源、低能質(zhì)譜、串列加速器、高能質(zhì)譜、探測器等部分組成。將待測樣品在離子源中電離，隨后引出離子束并加速，再借助電荷態(tài)、荷質(zhì)比、能量和原子序數(shù)選擇，鑒別被加速的離子并記錄，實現(xiàn)同位素比值的測定。
MICADAS是典型的第三代加速器質(zhì)譜儀，具有占地小、輕量化、低功耗、易操作、少維護、全自動、高效率、高精度、可直接測量氣體等特點，MICADAS是目前*的商業(yè)化小型放射性碳測量系統(tǒng)之一。MICADAS主要特征及配置如下：
MICADAS是簡潔的商業(yè)化小型14C AMS系統(tǒng) 占地面積?。?.4m×2.6m×2m；輕量化：4500 kg 安裝空間要求：不小于6m (L) × 5m (W) × 3m (H) | 高精度：現(xiàn)代標準物質(zhì)石墨靶精度0.2%(14C/12C)， 測量氣體樣品精度0.8%(適用部分應用)* |
預真空進樣裝置支持快速進樣而不破壞真空度； 隨機采樣切換器，支持40個樣品連續(xù)測量 | 設備背底：68000年BP，因此實際測量精度主要 看樣品是否受污染，幾乎與設備本身無關* |
采用混合銫負離子濺射源作為固體和氣體陰極： 50-150μA負離子流分布于整個石墨樣品（1mg C） 10-20μA負離子流分布于氣體樣品(10μg C或更多) | 操作及維護性好：通常2名工程師即可運作和維護整個 放射性碳AMS流水線設備，1-2名教授和研究人員即可 運轉整套設備和從事相關研究。 |
傳輸效率高：通常可達46%，甚至可達到47% | 全自動控制、交互式友好操作界面、數(shù)據(jù)自動記錄。 |
采用200kV串列加速器，真空絕緣，不需要SF6 或其他絕緣氣體，因此加速器維護簡單且成本低。 | 安全指標：在正常情況下操作加速器質(zhì)譜儀輻射量為 0.2μSv/h；距離1m噪聲標準為70dB(A)。 |
與氣體接口(GIS)兼容，可以直接高效測量 CO2氣體樣品，既滿足科研高精度要求，也可以面 向社會提供商業(yè)化測試服務，快速創(chuàng)造商業(yè)效益。 | MICADA與Ionplus AG的全自動石墨化系統(tǒng)、碳酸鹽 樣品處理系統(tǒng)、石墨靶壓樣裝置等產(chǎn)品*兼容， 能夠?qū)崿F(xiàn)匹配協(xié)助，也只有Ionplus AG一 家公司提供整套商業(yè)化14C AMS測量流水線產(chǎn)品。 |
支持各種來源的CO2全自動測量，包括：自動采樣器 、元素分析儀或充滿CO2的玻璃管或石英管。 | 氣體電離探測器：噪聲低、精度高、探測14C離子 可靠性好、抗輻射性能好、維護簡單。 |
低功耗：電磁鐵AMS平均功耗18kW/永磁鐵2.5kW。 | *數(shù)據(jù)來自法國CEREGE等方機構報告。 |
LEA 低能量碳十四微型加速器質(zhì)譜系統(tǒng)（50kV）
基于現(xiàn)有成熟的200kV MICADAS加速器質(zhì)譜儀，Ionplus AG開發(fā)了50kV LEA低能量碳十四加速器質(zhì)譜儀。LEA在不降低儀器性能的同時大大降低儀器的占地面積，LEA占地4.5m2, 高度1.5m – 約為MICADAS占地面積的一半，因此LEA是小巧的14C AMS。
LEA碳十四加速器質(zhì)譜儀 LMP專用數(shù)據(jù)采集及處理軟件
通過采用MICADAS的許多相同概念和部件，LEA具有MICADAS一樣的特點：混合型濺射離子源可用于測量氣體和固體樣品；帶預真空進樣裝置的隨機采樣樣品靶盤，不需要破壞真空或冷卻離子源的任何部件而實現(xiàn)更換樣品靶盤；真空絕緣串列加速器。采用低端電壓氦剝離，能夠?qū)崿F(xiàn)高達50%的傳輸效率和的測量穩(wěn)定性。
和MICADAS一樣，LEA與Ionplus的其他所有附屬儀器兼容，例如GIS氣體接口系統(tǒng)用于全自動氣體樣品測量，LMP專用軟件用于數(shù)據(jù)采集和處理。Ionplus新一代ACS加速器控制軟件可以讓用戶操作LEA十分容易：從快速自動調(diào)試和任務引擎工作流程，到新的維護和診斷任務特點 - 運行一臺加速器質(zhì)譜儀從來沒有如此簡單過！
| LEA是小巧的14C AMS，占地面積小：2.6m × 1.8m；輕量化：約3000 kg； |
| 采用混合銫濺射負離子源用于固體和氣體樣品分析，石墨靶(1mg C)負離子流50-150 uA, 氣體樣品（≥ 10 ug）負離子流10-20 uA。 |
| 50kV端電壓串列加速器，真空絕緣，不需要SF6或其他絕緣氣體，維護簡單且成本低。采用氦剝離器，對14C傳輸效率可達50%。 |
| 現(xiàn)代標準物質(zhì)樣品石墨靶14C/12C精度可達0.2%，空白樣品石墨靶本底測試 14C/12C≤2.0×10-15。 |
| 采用永磁鐵，整臺AMS平均功率不超過2.5kW。整套儀器采用氣冷解決方案，不需要冷卻水裝置。 |
| 正常操作時輻射量不超過0.2μSv/h |
AGE3第三代全自動石墨化系統(tǒng)
石墨靶制備是加速器質(zhì)譜儀14C年代學測量中的關鍵步驟之一，基本原理如下：經(jīng)預處理的有機樣品采用薄箔包裹后進入約920°燃燒室，加入一定量的氧氣，薄箔產(chǎn)生放熱反應，使得樣品周圍能夠達到1500°的局部高溫，從而實現(xiàn)有機樣品充分燃燒；隨后將得到的二氧化碳氣體經(jīng)過分離、凈化并傳輸?shù)绞瘑卧械姆磻髦校缓笤跉錃夂丸F粉催化劑的作用下將二氧化碳還原成石墨，將上述方法獲得的石墨壓制成石墨靶用于加速器質(zhì)譜儀放射性碳測量分析。
全自動石墨化系統(tǒng)的主要特點：
高度集成化：樣品燃燒與石墨化集成于一個簡潔系統(tǒng)； 自動化裝置：采用沸石阱，無需液氮，便于全自動控制
高產(chǎn)出效率：每批7制備個樣品，每批樣品大約4小時； 操作簡單方便：交互式圖形化用戶界面控制軟件(GUI)
數(shù)據(jù)記錄與處理：處理樣品的壓力和溫度均自動記錄； 高可靠性與高精度：標準重量樣品交叉污染小于1‰
微劑量樣品：常規(guī)樣品含碳量1-2mg；小樣品含碳量大于0.2mg；含碳量大于3%、重達200mg樣品可以處理
CHS2 碳酸鹽處理系統(tǒng)
CHS2 碳酸鹽處理系統(tǒng)是一套碳酸鹽樣品或液態(tài)有機物樣品處理系統(tǒng)，用于高效沖洗、水解和氧化樣品。CHS2 原理及操作流程如下：碳酸鹽樣品經(jīng)過預處理，由CHS2 碳酸鹽處理系統(tǒng)進行全自動采樣、沖洗、加酸、水解和氧化（根據(jù)實際情況可加熱加速水解氧化），獲得的二氧化碳氣體用于后續(xù)處理分析（可直接進入加速器質(zhì)譜儀測量氣體樣品，或進入第三代全自動石墨化系統(tǒng)進行石墨化）。
主要特點：自動沖洗/加酸/采樣，與AGE3/GIS*兼容；加熱組件（20-90℃）可以處理42個樣品；LCD讀出器和流量報警器集成于流量計；氣體切換閥便于EA/CHS2相互切換。
FED鐵粉分配器
FED鐵粉分配器設計用于AGE3和其他石墨化系統(tǒng)的鐵粉催化劑分配。主要特點：采用無磁材料制作，儀器不“粘”鐵粉；手動操作且不需要其他輔助設施，幾乎無磨損；定量加入鐵粉催化劑，可重復性好。
PSP氣動壓樣裝置
石墨靶通過PSP氣動壓樣裝置可快速、可靠、可重復地進行氣動壓樣。主要特點：壓力100-800N可調(diào)節(jié)；反面施力壓樣，大大降低樣品正面污染；所有常用的AMS陰極壓樣均可以通過PSP來實現(xiàn)，支持NEC和HVEE陰極制靶
GIS氣體接口系統(tǒng)
GIS氣體接口系統(tǒng)是一個多功能氣體處理裝置，用于CO2氣體樣品加速器質(zhì)譜儀測量，適用于小量樣品（3-100μg C）、低精度樣品篩選、高效測量樣品。
主要特點如下：
可以處理劑量3-100μg C的CO2樣品；直接測量CO2而非石墨靶，樣品制備簡單且省時；
每天可以處理多達60個氣體樣品或更多樣品；與EA、CHS和全自動tube cracker實現(xiàn)多功能耦合；
與其他AMS實現(xiàn)半自動測量（每個樣品點兩下鼠標）；氦氣稀釋樣品，減少樣品損耗、更多CO2進入GIS
配置4個輔助進氣口用于參照氣體；
GID氣體電離探測器
GID氣體電離探測器是14C AMS定年測量系統(tǒng)的標準計數(shù)探測器，專門設計用于探測和識別離子，覆蓋整個離子質(zhì)量，范圍從100 keV-至MeV（核素氫-鑭）。GID特點包括：噪聲低、能量分辨率高、精度高、GID抗輻射性能好、維護簡單、支持其他廠家生產(chǎn)的AMS / IBA。
TSE管密封裝置
TSE管密封裝置是一套簡潔的、手動操作真空管路，裝配有2個用于燃燒管密封的9mm Ultra-Torr接口，2個用于石英和玻璃管密封的4mm接口，以及一個1/2’’ Ultra-Torr接口。
同位素比質(zhì)譜儀IRMS
在AGE3石墨化或GIS測量氣體時，IRMS可以極其方便地和AGE3或GIS配合使用，用于實時且精確獲取δ13C和δ15N*穩(wěn)定同位素信息，進而深入了解樣品。從考古和法醫(yī)樣品到材料試驗和示蹤研究均可以使用IRMS同位素比質(zhì)譜儀。
*δ15N值于和元素分析儀（EA）配合使用時獲得。
中國參考用戶：南京大學、中國海洋大學、蘭州大學、地球環(huán)境研究所、河南大學、鄭州市文物考古研究院
