Nagy érzékenységű AMS módszerek hosszú felezési idejű könnyű radioizotópok elemzésében

Átírás

1 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, április

2 Ritka, nehezen mérhető, könnyű izotópok 10 Be, 14 C, 26 Al, 36 Cl, 41 Ca, 55 Fe, 59 Ni, 60 Fe, 90 Sr, 99 Tc, 129 I, 126 Sn és még sokan mások. Ritka : relatív előfordulásuk az adott elemre nézve: 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, április

3 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, április

4 Klasszikus mágneses izotóparány mérő tömegspektrométer: mágneses tér kollektorok pozitív töltésű ionnyaláb gyorsító feszültség ionizáció gázbeeresztés ion forrás m1<m2<m3 ATOMKI XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

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

6 Mit tud az AMS módszer? C. Tuniz / Radiation Physics and Chemistry 61 (2001) XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

7 Mit tud az AMS módszer? XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

8 Hogyan néz ki egy AMS? Journal of the Association for Laboratory Automation. Volume 9, Issue 3, June 2004, Pages XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

9 Hogyan néz ki egy AMS? XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

10 Például: Mit tud egy C-14 AMS? Minta típus faszén, tőzeg, mag széntartalom (%) - számlálás (LSC, GPC) Tömegspektrometria (AMS) g 1-50 mg szövet, vászon g 2-25 mg fa, tőzeg (nedves) g mg üledék, talaj 0, g 20 mg -1 g csont, fog g mg karbonát, korall, cseppkő talajvíz, rétegvíz 1000 : g 25 mg 0, liter ml Nagypontosságú méréshez (hiba <0,3%) szükséges mérésidő 1 hét 1 óra XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

11 A M S G P C Minta előkészítés és 14 C mérés a HE KAL-ban 1980-as évektől 1-2 g C 2-3 dm 3 CO db/év kémiai előkészítés CO 2 gáz előállítás mérés 1-2 mg C 2-3 cm 3 CO db/év grafit előállítás XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

12 Milyen egy C-14 AMS?! Nagy Drága (>3000 MFt) Kényes Nehézkes XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

13 Milyen a jobb C-14 AMS?! Kicsi Olcsóbb (<300 MFt) Praktikus Stabil MICADAS, ETH, Zürich, Svájc XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

14 Milyen hosszú az út az első HE KAL 14 C AMS mérésig?... Ionforrás 1.mágnes: 3 m 1. 2.mágnes: 4 m (200 kv) 0. Prototipus: ETH, Zürich, Svájc, BioMICADAS, csak orvosi: Vitalea, CA 2. DatingMICADAS: Heidelberg, Németo. 3. EnvironMICADAS: ATOMKI, mágnes 14 C detektor: 3 m XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

15 Összefoglalás + az AMS módszer számára mindegy, hogy milyen típusú, energiájú és intenzitású a keresett izotóp sugárzása ( 10 Be, 14 C, 26 Al, 36 Cl, 41 Ca, 55 Fe, 59 Ni, 60 Fe, 90 Sr, 99 Tc, 129 I, 126 Sn 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! XXXV. Sugárvédelmi Továbbképző Tanfolyam, Hajdúszoboszló, április

16 Köszönöm a figyelmet! mmol@atomki.hu