Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében Molnár M., Rinyu L., Palcsu L., Mogyorósi M., Veres M. MTA ATOMKI - Isotoptech Zrt. Hertelendi Ede Környezetanalitikai Laboratórium XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

1

„Ritka, nehezen mérhető, könnyű” izotópok 10Be, 14C, 26Al, 36Cl, 41Ca, 55Fe, 59Ni, 60Fe, 90Sr, 99Tc, 129I, 126Sn

és még sokan mások…. „Ritka”: relatív előfordulásuk az adott elemre nézve: 10-9 – 10-19 „Nehezen mérhetőek”: klasszikus radiometriai módszerekkel - hosszú felezési idő, kis mennyiség, kis aktivitás - gyenge (béta) sugárzók, mely rossz hatásfokkal detektálható - nehezen elválaszthatók más, kísérő „zavaró” izotópoktól „Könnyű”: amikről Nóra ma nem beszélt, pl. A<130

XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

2

Mit tud az AMS módszer? AMS= Accelerator Mass Spectrometry (Gyorsítós tömegspektrometria) Miben „jobb” a tömegspektrometria a radiometriánál?! - Alapvetően izotóp (tömegszám) szelektív („csak” az izobarok zavarnak)

- Alapvetően „kis” mintamennyiségeket igényel (mg-mg) - Alapvetően gyors (20-30 perc/minta) Problémák a „ritka” izotópok tömegspektrométeres mérésénél: - Az azonos tömegszámú más „gyakoribb” izobarok és molekulaionok zavaró hatása miatt a klasszikus tömegspektrométerek nem használhatóak (vákuum/háttér probléma). XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

3

„Klasszikus” mágneses izotóparány mérő tömegspektrométer:

mágneses tér

kollektorok pozitív töltésű ionnyaláb gyorsító feszültség

m1<m2<m3

ionizáció

gázbeeresztés ion forrás

ATOMKI XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

4

Mit tud az AMS módszer? Cél: olyan nagyérzékenységű tömegspektrométer(ek) fejlesztése, melyek elnyomják a „zavaró” izobarok és molekulaionok hatását. „Ellenszer” a molekulaionok ellen (pl. 13CH-ion a 14C mérésnél…):  Nagyenergiájú szétszakítás, sorozatos ütköztetés egy gyorsítóban „Ellenszer” az izobarok ellen (pl. 14N a 14C mérésnél…):  Szelektív Negatívion-ionforrás alkalmazása Áttörés 1977-ben (a 14C mérés kapcsán: 14C/12C ~ 10-12 ): Bennett et al. (1977). „Radiocarbon dating using electrostatic accelerators: Negativeions provide key” Science 198, 508–510. Nelson et al. (1977). „Carbon-14: Direct detection at natural concentrations.” Science 198, 507–508. XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

5

Mit tud az AMS módszer?

C. Tuniz / Radiation Physics and Chemistry 61 (2001) 317–322


6

Mit tud az AMS módszer?

http://www.ams.ethz.ch/services/index


7

Hogyan néz ki egy AMS?

Journal of the Association for Laboratory Automation. Volume 9, Issue 3, June 2004, Pages 99-102


8

Hogyan néz ki egy AMS?


9

Például: Mit tud egy C-14 AMS ? Minta típus

széntartalom (%)

- számlálás (LSC, GPC)

Tömegspektrometria (AMS)

faszén, tőzeg, mag

50-90

3-6 g

1-50 mg

szövet, vászon

10-50

6-50 g

2-25 mg

fa, tőzeg (nedves)

2-10

30-150 g

10-125 mg

üledék, talaj

0,2-5

50-1500 g

csont, fog

1-5

1000 : 60-300 g

20 mg -1 g

karbonát, korall, cseppkő

10

10-30 g

25 mg

talajvíz, rétegvíz

0,01

50-500 liter

50-200 ml

Nagypontosságú méréshez (hiba <0,3%) szükséges mérésidő

1 hét


1 200-500 mg

1 óra 10

GPC

Minta előkészítés és 14C mérés a HE KAL-ban 1980-as évektől 1-2 g C

2-3 dm3 CO2

kémiai előkészítés

CO2 gáz előállítás

AMS

1-2 mg C

400-600 db/év

mérés 4000-6000 db/év

2-3 cm3 CO2

grafit előállítás


11

Milyen egy C-14 AMS?!…

Nagy Drága (>3000 MFt) Kényes

Nehézkes


12

Milyen a jobb C-14 AMS?!… Kicsi

Olcsóbb (<300 MFt) Praktikus Stabil

MICADAS, ETH, Zürich, Svájc XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, 2010. április 27-29.

13

Milyen hosszú az út az első HE KAL 14C AMS mérésig?...

Ionforrás1.mágnes: 3 m

1.2.mágnes: 4 m (200 kV)

0. Prototipus: ETH, Zürich, Svájc, 2004 1. BioMICADAS, csak orvosi: Vitalea, CA 2. DatingMICADAS: Heidelberg, Németo. 3. EnvironMICADAS: ATOMKI, 2011

2.mágnes  14C detektor: 3 m


14

Összefoglalás + az AMS módszer számára mindegy, hogy milyen típusú, energiájú és intenzitású a keresett izotóp sugárzása (10Be, 14C, 26Al, 36Cl, 41Ca, 55Fe, 59Ni, 60Fe, 90Sr, 99Tc, 129I, 126Sn és még sokan mások….) + az AMS számára nem szükséges „túl komoly” radiokémiai elválasztás, mert az izotóp tömegszámára szelektív, a kísérő más sugárzó izotópok nem zavarják, illetve az AMS 15 nagyságrendben képes „átszűrni” a keresett izotópot + az egyszerűsödő radiokémiai lépések hasonlóak, mint eddig, de „mikro” mennyiségekkel elegendő dolgozni. (Tipikus mintamennyiség < 1 mg)

+ az AMS mérés gyors, egy-egy minta mérése maximum 1-2 óra - univerzális, „nagy AMS” még nincs Magyarországon + speciális C-14 AMS 2011-től Debrecenben az ATOMKI-ban üzemel + a kicsi legfejlettebb AMS kezelése nem hordoz sugárveszélyes kockázatot!


15

Köszönöm a figyelmet!

[email protected] www.atomki.hu/hekal

Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Recommend Documents