10Be和26Al的AMS高灵敏度高精度测量

论文摘要

随着加速器质谱技术的兴起和发展,就地成因核素的研究得到迅速发展,并以10Be和26Al的研究程度最为深入,且应用范围较广,但由于测量灵敏度的限制,发展缓慢。本工作在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器质谱装置上发展了10Be高灵敏度、高精度的测量方法。具体开展了以下研究工作:（1）对掺杂不同导电介质以及掺杂比例对引出束流的大小和稳定性进行了研究。得到了采用掺Nb粉且质量比Nb:BeO=3:1时引出BeO-的束流为最佳,低能端BeO-的典型束流为1.5μA,比以前的束流提高了大约3倍。（2）为了提高测量精度,建立了同时测量装置和方法,即在利用探测器测量10Be的同时,利用分析磁铁后的偏置法拉第筒同时测量9BeO-的束流,避免交替测时束流变化造成的不确定性,提高了测量精度。（3）为了提高测量灵敏度,对探测器入射窗进行了改造,有效降低了10B的计数率,并利用软件,采用多路符合开门方法,有效地排除了10B和7Be的本底干扰,准确得到10Be的计数,使空白本底n10Be/n9Be的值降到了1.7×10-14;（4）为了给实际样品的测量提供更好的参考物质,制备了一系列10Be的稀释标准样品,并进行了测量,为以后测量超低含量样品提供了参考标准;（5）建立了从黄土石英样品中提取10Be和26Al化学流程;（6）对洛川黑木沟L1、L2、L4、L8四个地层的黄土石英样品中就地成因的10Be和流程空白样品中的10Be浓度进行了测量,计算了各地层中10Be的含量。可望通过测定黄土石英样品中10Be和26Al,给出10Be/26Al的比值,计算出各地层黄土的埋藏年龄,确定地层年龄,实现对较老碎屑沉积物的绝对测年。用这样的方法测定中国黄土埋藏年龄,在国际上尚属首次;本论文还对26Al的测量进行了一些探索。对引出Al-和AlO-的束流以及对26Mg的压低情况进行了研究;尝试了几种测量方案,提出利用Q3D充气磁谱结合TOF对26Al进行鉴别和测量的方法,并已根据该方案着手对中国原子能科学研究院HI-13串列加速器的Q3D充气磁谱仪做了一些相应的改造,有望使26Al的测量灵敏度得到进一步提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 就地成因核素
• 1.2 放射性衰变法及常规的MS分析法的局限性
• 1.3 AMS优势
• 1.4 国内外研究现状
• 10Be的研究'>1.4.1¹⁰Be的研究
• 26Al的研究'>1.4.2²⁶Al的研究
• 1.5 CIAE-AMS早期
• 1.6 本论文的工作
• 第二章 AMS测量方法
• 2.1 AMS的应用
• 2.2 CIAE的HI-13串列AMS系统
• 2.2.1 负离子的形成及负离子源
• 2.2.2 注入系统
• 2.2.3 加速器与分子离子的瓦解
• 2.2.4 高能分析与传输
• 2.2.5 粒子的鉴别
• 2.2.6 电子学线路及数据获取系统
• 第三章 AMS样品的制备
• 10Be标准样品的制备'>3.1¹⁰Be标准样品的制备
• 3.2 黄土样品的制备
• 3.3 样品的装靶
• 第四章 AMS测量方法的建立
• 10Be的AMS测量'>4.1¹⁰Be的AMS测量
• -的束流'>4.1.1 BeO^-的束流
• 10Be的同时测量'>4.1.2¹⁰Be的同时测量
• 10Be的AMS测量过程'>4.1.3¹⁰Be的AMS测量过程
• 4.1.4 Ni窗的改进
• 7Be的干扰'>4.1.5⁷Be的干扰
• 4.1.6 系列标样的测量
• 4.1.7 黄土样品的测量
• 26Al AMS测量的一些思考和探索'>4.2 关于²⁶Al AMS测量的一些思考和探索
• 26Al的束流'>4.2.1²⁶Al的束流
• 4.2.2 同时测量
• 4.2.3 几种测量方案的探索
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
• 致谢