论文摘要
151Sm是一种长寿命(T1/2=90年)放射性裂变产物核素，裂变产额为0.4％。151Sm在核废料处理、核反应堆运行产生的强放射性废料中都是很重要的放射性核素。而且Sm属于稀土元素，近年来随着稀土资源的大力开发及其在工农业和畜牧业以及医药学领域中的广泛应用，稀土元素不断的通过环境和食物链进入生物体，因此稀土元素对环境、生态和人体健康的影响，以及对稀土元素近期和远期生物效应的研究也越来越引起人们的关注，已成为当前重要的研究课题。实现151Sm的AMS测量，对长寿命核的迁移等行为的研究在环境领域有重要的意义。然而，由于该核素的放射性半衰期长、含量低(尤其在生物、环境等样品中稀土元素的含量更低，生物样品中稀土元素的含量一般在10-6-10-9量级)采用放射性衰变计数方法和常规质谱方法都难以实现对151Sm的高灵敏度测量。加速器质谱（Accelerator Mass Spectrometry，简称AMS）具有排除分子离子和同量异位素等本底干扰的能力而使得探测限度大大降低(最低探测限为104个原子，即绝对量1018g)；具有灵敏度高(同位素比可达～10-15)、样品量小（～mg）、测量时间短等优势，成为高灵敏测量151Sm的最佳方法。本工作是在中国原子能科学研究院HI-13串列加速器上首次开展了利用加速器质谱测量151Sm的方法研究。主要工作是围绕建立151Sm测量体系、探测器系统的选择和数据获取系统展开的。其中主要用到的探测器为：多阳极电离室、金硅面垒半导体探测器和飞行时间探测器。在此论文中涉及到对上述三种探测器的性能测试以及实际改进。被探测离子束在进入高能分析系统后，束流由一个90°磁分析器和一个15°静电分析器进行分析。经过分析器的出射粒子由一个飞行时间探测系统和一个金硅面垒型半导体探测器（兼做飞行时间探测系统的停止探测器）分别对粒子的飞行时间和能量进行测量．粒子的飞行距离为2.0m。金硅面垒型半导体探测器对80MeV151Sm粒子的能量分辨率为0.38％，飞行时间探测系统的时间分辨小于0.6ns。本文对151SmAMS测量方法的建立进行了详细的介绍：从样品形式的选择、导电介质的选择、离子源束流引出、探测器信号获取以及实验数据的离线分析等。经过多次实验，最终确定了初步成型的151Sm加速器质谱测量的方法。通过对测量样品的化学排污(主要是排除同量异位素151Eu)，测量过程中的同位素扣除，目前我们对151Sm的测量灵敏度约为10-8(151Eu/154Sm比值)。