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超高灵敏加速器质谱技术进展（一）
加速器质谱（ＡＭＳ）诞生于２０世纪７０年代末，是一种基于加速器和离子探测器的高能质谱，其克服了传统质谱存在的分子本底、同量异位素本底干扰的限制，对同位素丰度测量灵敏度从传统质谱的１０－８提高至１０－１５量级。目前，ＡＭＳ仪器研发向更加小型化、更高灵敏度方向发展。仪器小型化是在保持测量丰度灵敏度（１０－１５）的前提下，使ＡＭＳ仪器与传统ＭＳ仪器的体积相似，且可以实现现场在线测量；超高灵敏度是使测量的丰度灵敏度从目前的１０－１５提高至１０－１６～１０－１７。由于仪器小型化和高灵敏度的发展趋势，ＡＭＳ的应用范围不断扩大，涉及核科学、核能与核安全、环境与资源、生物医学、考古、地质和材料科学等领域。本文综述了近年来ＡＭＳ技术及其应用进展情况，并对该技术的发展前景进行了展望。
２０ 世纪７０ 年代末诞生的加速器质谱（ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ，ＡＭＳ）［１－２］是一种基于加速器和离子探测器的高能质谱，其克服了传统质谱的分子本底和同量异位素本底干扰的限制，具有极高的同位素丰度灵敏度（可达１０－１５），且样品用量少（ｎｇ量级）、测量时间短。因此，ＡＭＳ为地质、海洋、考古、环境等许多学科研究的深入发展提供了一种强有力的测试手段。ＡＭＳ的发展可以追溯到１９３９年，Ａｌｖａｒｅｚ等［３］利用回旋加速器测定自然界中３ Ｈｅ。之后的近４０年中，由于重粒子探测技术和加速器束流品质等条件的限制，一直没有开展关于ＡＭＳ的研究。随着地质学、考古学等对１４Ｃ、１０Ｂｅ等长寿命宇宙成因核素测量需求的不断增强，为解决衰变计数方法和普通质谱测量方法测量灵敏度不够高的问题，１９７７年，Ｓｔｅｐｈｅｎｓｏｎ等［４］提出用回旋加速器探测１４Ｃ、１０Ｂｅ等长寿命放射性核素。
同时，美国Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ大学的研究小组提出了用串列加速器测量１４Ｃ［１－２］。加拿大ＭｃＭａｓｔｅｒ大学和美国Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ大学几乎同时发表了用串列加速器测量自然界１４Ｃ。从此，ＡＭＳ作为一种核分析技术迅速发展起来。截至２０１７年，ＡＭＳ国际会议已召开１４次，有１５０多个实验室开展了相关工作，我国有中国原子能科学研究院［５］、北京大学、中国科学院地球环境研究所（西安）和中国科学院地球化学研究所（广州）等１５个实验室的２０台ＡＭＳ装置ＡＭＳ主要用于分析自然界长寿命、微含量的宇宙射线成因核素，如１０Ｂｅ（１．５×１０６ ａ）、１４Ｃ（５ ７３０ａ）、２６ Ａｌ（７．５×１０５ ａ）、３２Ｓｉ（１７２ａ）、３６Ｃｌ（３．０×１０５ ａ）、４１Ｃａ（１．０×１０５ ａ）、１２９Ｉ（１．６×１０７ ａ）等，其半衰期为１０２～１０８ ａ，天体和宇宙间许多感兴趣的过程正是在这个时间范围内。作为年代计和示踪剂，这些与宇宙射线成因有关的核素可提供自然界许多运动、变化以及相互作用等相关信息。
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