WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«Результаты и состояние дел на ускорительном масс-спектрометре в ЦКП СО РАН ''Геохронология кайнозоя'' С.А. Растигеев ИЯФ СО РАН ...»

Результаты и состояние дел на

ускорительном масс-спектрометре

в ЦКП СО РАН ''Геохронология кайнозоя''

С.А. Растигеев

ИЯФ СО РАН

Наибольшую известность в широких кругах

ускорительная масс-спектрометрия

получила в связи с анализом Туринской плащаницы.

В 1988 в трех УМС центрах

произведено датирование возраста

плащаницы : XIII-XIV век н.э.

Что такое ускорительная

масс-спектрометрия?

Ускорительная масс-спектрометрия (УМС) – современный,

сверхчувствительный метод изотопного анализа веществ.

(Метод основан на «извлечении» из исследуемого образца отдельных атомов, с последующим поштучным подсчетом интересующих атомов.

Содержание регистрируемого, редкого изотопа в образце может находится на уровне 10-12-10-15 относительно основного изотопа.

Для УМС-анализа необходимо всего 0.001 грамм вещества.

Соотношение изотопов в веществе неслучайно. В нем содержится важная информация о самом веществе, его истории, о процессах влиявших на его формирование. Однако, информативное содержание редких изотопов, как правило, менее 10-12.

Только метод ускорительной масс-спектрометрии предоставляет возможность посчитать нужные атомы при концентрациях 10-10 и менее.

Применение УМС

• археология Забавные применения.

• геология

• астрофизика Проверка на подлинность дорогостоящих вин и

• биология коньяков.

• химия Определение не проводит ли



• медицина кто испытания ядерного

• экология вооружения.

• климатология Проверка органического

• океанология происхождения пищи.

• фармакология Определение года рождения по и многие другие области науки анализу зубов.

Ускорительные масс-спектрометры Ускоритель 20 МВ Широкие возможности по анализу изотопов Ускоритель 0.5 МВ Только радиоуглеродный анализ.

Нет полного разрушения молекулярных изобар массы 14 а.е.м.

Стоимость УМС-анализа ~ 15000рублей/образец УМС центры в мире ИЯФ СО РАН

• США - 9 создает первый в России

• Япония - 8 ускорительный масс-спектрометр

• Германия - 5

• Великобритания - 3

• Австралия - 2

• Голландия - 2

• Италия - 2

• Швеция - 2

• Другие страны - 11 В ускорительной масс-спектрометрии наиболее часто используются следующие изотопы:

Примерно 90% УМС- анализов проводитсяс использованием радиоуглерода 14С.

Углеродный цикл Абсолютный радиоуглеродный стандарт и эффект фракционирования Абсолютный радиоуглеродный стандарт - образец из дерева, посаженного в 1890 г, срубленного в 1950г.

14C/(12C + 13C) = 1.176 x 10-12 Соотношение изотопов в различных объекта отличается, за счет биохимических процессов (например фотосинтез).

PDB стандарт ( получен из белемнитов) принят в качестве опорного Соотношение концентраций 13C/12C для PDB - 1.12372% Отклонение соотношений концентраций 13C/12C конкретных объектов от PDB стандарта:

Белемниты

–  –  –

Красная кривая - неопределенность В образцах разного возраста может содержаться из калибровочной кривой.

одинаковая концентрация радиоуглерода.

Образцы за последние 350 лет не могут быть корректно датированы без дополнительной информации.

Для корректной датировки образцов необходимо знать место их происхождения.

Радиоуглеродный возраст возраст объектов сформированных в океане в среднем на несколько сот лет больше чем у земных объектов.

Ядерный взрыв сопровождается мощным потоком нейтронов - дополнительный источник образования радиоуглерода 14С.

Испытания атомных бомб в 50-60 годы 20 века привели к удвоению содержания радиоуглерода в биосфере.

УМС-анализ – революционный, сверхчувствительный метод в фармакологии и токсикологии Ускорительная масс-спектрометрия находит широкое применение в биомедицинских исследованиях. Радиоуглерод используется в качестве «меток», которые вводятся в биологический объект для изучения процессов метаболизма, тестирования лекарств и т.д.

Высокая чувствительность УМС позволяет проводить такие исследования без вреда для здоровья пациента, отслеживая «судьбу» вводимых препаратов в течении длительного времени.

–  –  –

Внутри тела человека ежесекундно происходит около 4 тысяч распадов радиоуглерода, соответствующая естественная радиоактивность углерода равна 100нКи.

Максимальная радиоактивность вещества, требуемого для УМС-анализа продолжительных биомедицинских процессов ( порядка года), не превышает 100нКи.

Пробоподготовка

•Для УМС анализа используются образцы с высоким содержанием углерода (~50%).

• Этапы пробоподготовки:

• Производится механическая и химическая очистка образца от углеродных загрязнений с использование химреактивов не содержащих углерод (обычно HCl – NaOH – HCl последовательность).

• Производится выделение специфических органических соединений образца:

целлюлоза, белки и т.д.

• Образец сжигается в вакууме с добавлением кислорода (из CuO). Углерод из образованного СО2 осаживается на железе при добавлении водорода и нагреве до 550С (с выделением паров воды).

Примерно 4 часа необходимо для графитизации 90 % углекислого газа. Для повышения производительности производится параллельная графитизация нескольких образцов (каждый в своей пробирке).

• Образованная смесь углерода и железа прессуется в пистон для УМС- анализа.

Основы работы ускорительного массспектрометра УМС метод основан на поштучном подсчете редких изотопов

–  –  –

Процессы захвата и отрыва электрона при взаимодействии ионов с остаточным газом в электрическом поле приводят к сильному изменению энергии ионов.

Атомные и молекулярные изобары радиоуглерода • 14N m/dm=84000 • 13CH, 12CH2 m/dm ~1000 (На каждый ион радиоуглерода приходится примерно 108 молекулярных изобар) В методе УМС разрешается проблема изобар

•Отрицательные ионы 14N нестабильны

• молекулярные ионы разваливаются при взаимодействии с атомами мишени Ускорительный масс-спектрометр ИЯФ Характерные особенности УМС ИЯФ

• Сортировка ионов по энергии сразу после разрушения молекулярных ионов эффективное отсеивание осколков молекул, т.к. энергия кусков молекулы всегда меньше энергии молекулы (в этот момент).

• Мишень на парах магния для разрушения молекул локализованное место развала молекул • 2D времяпролетный детектор надежная регистрация каждого иона Отсеивание азота из осколков молекул, «маскирующегося» под измеряемый радиоуглерод.

Принцип работы УМС-анализатора ИЯФ После похождения ионного пучка через мишень на выходе образуется ионный пучок с различными зарядами ионов.

Если толщина мишени достаточно большая, то распределение по зарядам ионов постоянное и определяется энергией пучка. Чем выше энергия пучка, тем больше средний заряд ионов.

Молекулярный фон подавляется в УМС-анализаторе при прохождении ионов через мишень на парах магния

Разрушение ионного пучка с зарядом 2+ :

При взаимодействии молекулярного ионного пучка с веществом происходит разрушение молекул, Если заряд ионов 3+ и больше, то молекулы разрушаются полностью, Если заряд меньше 3+ - частично.

–  –  –

Recently, 1 MV terminal voltage was achieved by using low cost air-gas mixture: Air +N2+4 kg of SF6 Детекторы ядерной физики позволяют производить поштучный подсчет пролетающих ионов.

–  –  –

Нормирование производилось по OxII.

Видно хорошее совпадение измеренных концентраций и данных по радиоактивности для образцов дерева С14 age =490.

Для образцов из дерева С14 age =1130 и С14 age =930 совпадения нет.

Хорошее совпадение данных полученных на УМС в разные дни (для всех образцов) свидетельствует о достоверности проведенных измерений.

Пик концентрации радиоуглерода в кольцах дерева, обусловленный ядерными испытаниями.

Видно качественное совпадение измеренных концентраций радиоуглерода и существующих мировых данных.

Нормирование данных производилось по образцам до 50-ых годов. Поскольку каждый образец изготавливался из нескольких годовых колец ( ширина линии на рисунке), а весовой вклад каждого кольца в образец неизвестен, то судить о степени совпадения данных не представляется возможным (концентрация радиоуглерода в соседних кольцах существенно отличается).





Образцы для нормирования измеряемой концентрации радиоуглерода.

Во процессе пробоподготовки возможно загрязнение образца как «живым» углеродом (воздух, пыль, жир, химреактивы), так и «мертвым» ( масло, пыль, химреактивы).

Что выбрать в качестве опорного образца?

Измерение концентрации радиоуглерода в трех Современный (углеродная ткань) и образцах из углеродной ткани (статистическая «мертвый» (графит МПГ) ошибка 1%, без пробоподготовки) образец измеряются поочередно.

Первые данные показывают, что углеродная ткань может служить хорошим маркером для калибровки образцов в дополнение к стандартам, требующим графитизации.

Заключение На ускорительном масс-спектрометре ИЯФ, отличающемся повышенной надежностью в идентификации ионов радиоуглерода, проведены первые измерения концентрации радиоуглерода в тестовых образцах.

•Получен устойчивый режим работы ускорительного масс спектрометра при 1 МВ напряжении ускорителя.

•Продемонстрировано 1%-ое совпадение измеренных концентраций радиоуглерода в прессованных нитях из углеродной ткани (современный образец). Концентрация радиоуглерода в графите МПГ (мертвый образец) составляет около 1% от современного уровня.

•Продемонстрирован автоматизированный процесс измерения концентрации радиоуглерода в образцах, при полной загрузке барабана с образцами (23 штуки).

•Проведены первые измерения содержания радиоуглерода в годовых кольцах дерева из Академгородка.

ЦКП «Геохронология кайнозоя»

Регистрация редкого изотопа в образце на уровне 10-12-10-15 относительно основного изотопа возможна лишь при учете особенностей конкретного изотопа и сопутствующих изобар.

Например, при регистрации радиоуглерода используется тот факт, что отрицательные ионы азота нестабильны.



Похожие работы:

«УДК 821.161.1 ББК 84 (2Рос=Рус)6 В27 Серия «Странник и его страна» Оформление обложки Александра Кудрявцева Веллер, Михаил. В27 Конец подкрался незаметно / Михаил Веллер. — Москва: АСТ, 2015. — 448 с. — (Странник и его страна). ISBN 978-5-17-090441-9 Новая книга Михаила Веллера...»

«ТЕХНОЛОГИЯ Пояснительная записка Программа разработана на основе требований Федерального государственного образовательного стандарта начального общего образования, в соответствии с «Примерными программами»,и учебным пл...»

«По благословению Александра, митрополита Астанайского и Казахстанского № 42 (551), 9 января 2011 г. Преподобный Серафим Саровский В неделю по Рождестве христовом егодняшний день на языке церковного Устава называется Неделей по Рождестве Христовом. Это перво...»

«Виды российских государственных ценных бумаг Балашов В.В АлтГТУ, ИЭиУ, ЭБ-34 г.Барнаул,Третьякова44,656000 Россия Types of Russian government securities Balashov V.V ASTU, Institute of Economics and management, ES-34...»

«УДК: 582. 572. 2: 581. 19: 581. 522. 4 (476) СОДЕРЖАНИЕ ВТОРИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ У ПРЕДСТАВИТЕЛЕЙ РОДА COLCHICUM L., ИНТРОДУЦИРОВАННЫХ В УСЛОВИЯХ БЕЛАРУСИ Н.А. Грибок1, Т.М. Власова2, М.В. Матюнина2, В.П. Курченко2 Центральный Ботанический сад НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь Белорусский государственный университет, М...»

«RU Z 04505 Mr. Magic Nutrition Блендер стационарный Руководство по эксплуатации RU Содержание Использование прибора по назначению..2 Указания по технике безопасности Комплектация...5 Обзор прибора...5 Перед первым использованием..7 Использование прибора...7 Чистка и хранение Устранение неполадок Технические данные Утилизация Обоз...»

«ПРОТОКОЛ публичных слушаний по рассмотрению проекта Генерального плана Ахтубинского муниципального образования Калининского муниципального района Саратовской области Место и время проведения публичных слушаний: с.Ахтуба, Калининский район, Саратовская область, улица Административная, 2, здание администрации, 20 октября 2012 года 10...»

«До свидания, зима! Последняя неделя февраля! Прощаемся с долгими зимними вечерами, покоем. Наступает календарная весна! И дачнику становится все больше и больше работы. Что делать на этой неделе? Читайте далее. КАЛЕНДАРЬ ДАЧНИКА. ЧТОБЫ НИЕГО НЕ ЗАБЫТЬ! Дома: Задание: продолжаем высевать одно...»

«МЕТЕОРОЛОГИЯ А.М. Геворгян ТЕРРИТОРИАЛЬНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ОБИЛЬНЫХ ОСАДКОВ В АРМЕНИИ A.M. Gevorgyan THE SPATIAL DISTRIBUTION OF HEAVY PRECIPITATION IN ARMENIA Приведен анализ распределения обильных о...»

«ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И СОВРЕМЕННОСТЬ 2001 • № 5 В.М. РОЗИН Мышление в контексте современности (От машин мышления к мысли-событию, мысли-встрече ) Часто ли размышляют люди, что они называют мышлением сейчас и что называли раньше вот проблемы, которые я хотел бы обсудить. И прежде всего ответы на предложенные вопросы интересуют ме...»










 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.