超灵敏加速器质谱技术进展及应用

加速器质谱(AMS)是一门发展非常迅速的核分析技术,诞生于20世纪70年代末,是基于加速器和离子探测器的一种高能质谱,它克服了传统质谱存在的分子本底和同量异位素本底干扰的限制,对同位素丰度灵敏度的测量可以达到10-16。经过的30多年发展,AMS以其多方的优势,日益受到人们的重视与青睐。在地学领域,通过测26Al、10Be等核素,可以实现地表暴露年龄、侵蚀速率测定和地貌演变研究;在海洋学领域,通过测量129I、10Be等核素,可以研究海洋沉积物、锰结核、锰结壳等生长速率和沉积速率;在考古学领域,通过测量14C、10Be等核素,可以实现珍贵样品的年代测定和第四纪人类进化的年代学研究;在环境科学领域,通过测量129I、14C等核素,可以对核污染、城市环境污染、全球气候变化进行监测与研究。目前,AMS从技术和应用研究两个方面都在迅速发展。文章对AMS的工作原理、设备和技术发展,以及在地学、海洋科学、考古学、环境科学等领域的应用进行详细阐述。     

河北平原第四系深层地下水36Cl同位素年龄的研究

为研究河北平原第四系深层地下水的年龄，应用加速器质谱计对河北平原深层地下水样品的N(^36Cl)/N(Cl)进行了测定，计算了其年龄，并与地下水动力学年龄进行了对比研究。结果表明，河北冲洪积平原山前地带保定市第四系第三和第四含水组的地下水年龄皆很小，为近期补给的地下水。中部地带保定地区东部和沧州地区西部的第三含水组地下水年龄皆小于5万a，第四含水组地下水的年龄可能大于10万a。边缘地带沧州市和青县第三含水组地下水年龄为8－9万a左右，东光县为26万a左右；沧州市第四含水组地下水年龄为33万a左右，东光县为77万a左右。     

甚高能γ射线的地面观测设备和分析方法

甚高能γ射线(E≥100 GeV)是全波段天文学的重要组成部分,是研究宇宙射线高能粒子的重要窗口.由于甚高能γ射线光子本身携带着重要的物理信息,对它进行研究将极大地拓展人们对宇宙演化、宇宙高能粒子、高能粒子源、高能粒子产生机制、产生环境和发射区几何形状、高能粒子之间以及高能粒子与星际介质间相互作用的认识.随着大有效面积、宽视场、较低能量阈值、较高角分辨率切仑柯夫望远镜的问世,甚高能γ射线天文学的研究取得了极大的成功,目前发现的甚高能γ射线源已经超过90个,证认了一些甚高能γ射线源的类型,包括活动星系核(AGNs)、Wolf-Rayet星、巨型分子云(GMcs)、壳层超新星遗迹(SNRs)、脉冲星风星云(PWNe)、双星系统等.介绍了甚高能γ射线的地面观测设备,并对分析方法进行评述.     

暴露测年样品中26Al和10Be分离及其加速器质谱测定

在已有实验流程基础上,建立并优化了石英样品中Be和Al提取、纯化等实验流程,设计的流程条件实验包括实验试剂、器皿和离子交换柱选择、离子交换树脂分离Be和Al时酸浓度选择等。结果表明,选择钢铁研究总院研制的⁹Be标准溶液作为¹⁰Be样品制备的载体;使用一次性实验器皿;选用4 cm规格的离子交换柱;用0.05 mol/L草酸和0.75 mol/L盐酸混合溶液洗脱吸附于阴离子树脂上的Al,可有效提取、纯化样品中的Be和Al。加速器质谱(AMS)测量结果显示,13组化学空白的¹⁰Be/⁹Be和²⁶Al/²⁷Al比值平均值分别为7.48×10^-15和1.96×10^-15,与国内已有宇宙成因核素实验室的结果(5×10^-15~8×10^-15)具有可比性。电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)的测量结果表明,Be、Al回收率分别达90%和60%。基于新建立的实验流程分析了祁连山北侧金佛寺的一个岩石样品,获得了¹⁰Be和²⁶Al的暴露年代分别为(10.7±1.0) ka和(10.0±1.2) ka,与前人研究结果一致。     

不同地磁条件下同步轨道高能电子通量对合声波的响应

本文研究了2005年8月24日强磁暴（事件A,Dst〈-200nT,AE指数平均值为436nT）与2006年10月28日弱磁暴（事件B,Dst〉-50nT,AE指数平均值为320nT）期间同步轨道高能电子通量的演化过程．LANL和GOES-12卫星观测数据表明：恢复相期间,事件A和事件B中高能电子通量均上升约10倍;随着亚暴持续的发生,Cluster C4卫星均观测到同步轨道存在强烈的哨声波合声模（波强达到10^-5nT^2／Hz）,波幅主要依赖于亚暴AE指数,与Dst指数关联较弱．采用高斯波谱拟合,求解了控制波粒相互作用的Fokker-Planck扩散方程．模拟结果表明：两例事件中的合声模能有效加速1MeV左右的高能电子,且在高投掷角区域加速作用更加明显;加速时间尺度和幅度与观测数据基本吻合．本文研究为合声模加速辐射带高能电子过程提供了新的观测支持．     

地球辐射带能量电子通量在不同地磁活动下的统计分析

利用大约15个月的CRRES卫星MEA能量电子观测数据,分别在地磁活动平静(0≤Kp＜3)、中等(3≤Kp≤6)及强烈(6＜Kp≤9)的条件下,选取电子能量为148 keV,509 keV,1090 keV,1581 keV的辐射带能量电子通量进行统计分析,得到了不同地磁活动条件下地球辐射带高能电子通量在(L,MLT)...     

高能偏振能量色散-X射线荧光光谱法测定PM10大气颗粒物的组成

为配合X射线衍射分析(XRD)方法对可吸入大气颗粒悬浮物(PM10)的结晶物相进行定性和定量分析的研究工作,本文应用高能偏振能量色散X射线荧光光谱(HE-P-EDXRF)对Whatman玻璃纤维滤膜采集的PM10颗粒物中主、次量元素进行定量分析,着重研究了空气滤膜空白值对测定PM10颗粒物中组成的影响。结果表明,当玻璃纤维滤膜空白值中元素的面密度大于0.1μg/cm2时,需使用玻璃纤维滤膜为载体的标准样品;元素的面密度小于0.1μg/cm2时,可用聚碳酸脂膜为载体的标准样品。对HE-P-EDXRF谱仪测定PM10颗粒物中痕量重元素进行探讨,将测定元素范围扩展到62个元素,其中Na、Mg、S、Y、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu的检岀限>0.1μg/cm2;Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Br和Rb的检岀限<0.01μg/cm2;Cl、Al、Si、P、K、Sc、Ti、V、Ge、As、Br、Se、Sr、Zr、Mo、Pd、Rh、In、Nb、Ag、Cd、Te、Sb、Sn、Ba、Cs、La、Ce、Pr、Au、Pt、W、Tl、Pb、Bi、Th和U等元素检出限为0.1～0.01μg/cm2。     

黑洞旋转能量的电磁提取及其在天体物理中的应用

该文着重介绍了两种大尺度磁场提取黑洞旋转能量的机制,即BZ机制和MC机制,以及BZMC共存模型在天体物理中的应用。BZ机制对应于连接黑洞与遥远天体物理负载的"开放"磁力线,而MC机制对应于连接黑洞与吸积盘的"闭合"磁力线。在BZ过程中大尺度磁场把黑洞的旋转能量以Poynting能流的形式输送到天体物理负载,成为驱动黑洞系统的喷流和伽马射线暴的中心发动机。在MC过程中能量和角动量通过大尺度磁场在黑洞与吸积盘之间转移。BZMC共存模型在高能天体物理中的应用包括以下几个方面:1)对活动星系核与黑洞双星的陡发射指数的拟合;2)对黑洞X射线双星的高频QPO与喷流的相关性的解释;3)对伽马射线暴的能量、时标的拟合以及对伽马射线暴与超新星成协的解释。最后对另外两种大尺度磁场提能机制,即BP机制和PC机制也作了简略介绍。     

太阳射电爆发与高能质子加速过程

根据近年来地面和空间观测资料的统计分析指出：（１）太阳质子事件（或质子耀斑）的发生同起伏剧烈的强微波爆发（包括脉冲和ＩＶμ型爆发）或短分米波ＩＶ型爆发存在着紧密的共生关系（共生率趋近１００％）；（２）约有２４％－３０％的质子事件没有对应的ＩＩ型爆发。这一结果否定了以前认为ＩＩ型爆发中的激波加速是产生质子事件必要条件的看法，进而论证了产生强微波（脉冲或ＩＶμ型）爆发的相对论性电子（≥５００ｋｅＶ）与