Espectrometría de masas con acelerador
La espectrometría de masas con acelerador ( AMS ) es una forma de espectrometría de masas que acelera los iones a energías cinéticas extraordinariamente altas antes del análisis de masas. La fuerza especial de AMS entre los métodos de espectrometría de masas es su poder para separar un isótopo raro de una masa vecina abundante ("sensibilidad de abundancia", por ejemplo, 14 C de 12 C ). [1] El método suprime completamente las isóbaras moleculares y, en muchos casos, puede separar las isóbaras atómicas (p. ej., 14 N de 14C) también. Esto hace posible la detección de radioisótopos de larga duración que se producen de forma natural, como 10 Be , 36 Cl , 26 Al y 14 C. Su abundancia isotópica típica oscila entre 10 −12 y 10 −18 . AMS puede superar a la técnica competidora de recuento de desintegración para todos los isótopos donde la vida media es lo suficientemente larga. [2] Otras ventajas de AMS incluyen su breve tiempo de medición, así como su capacidad para detectar átomos en muestras extremadamente pequeñas. [3]
Generalmente, los iones negativos se crean (los átomos se ionizan ) en una fuente de iones . En casos afortunados, esto ya permite la supresión de una isobara no deseada, que no forma iones negativos (como 14 N en el caso de mediciones de 14 C). Los iones preacelerados suelen ser separados por un primer espectrómetro de masas de tipo sector-campo y entran en un "acelerador en tándem" electrostático. Este es un gran acelerador de partículas nucleares basado en el principio de un acelerador Tandem van de Graaff.operando de 0.2 a muchos millones de voltios con dos etapas operando en tándem para acelerar las partículas. En el punto de conexión entre las dos etapas, los iones cambian de carga de negativa a positiva al pasar a través de una fina capa de materia ("desprendimiento", ya sea gas o una fina lámina de carbono). Las moléculas se romperán en esta etapa de extracción. [4] [5] La supresión completa de las isobaras moleculares (por ejemplo, 13 CH − en el caso de 14C) es una de las razones de la excepcional sensibilidad de abundancia de AMS. Además, el impacto elimina varios de los electrones del ion, convirtiéndolo en un ion con carga positiva. En la segunda mitad del acelerador, el ion ahora cargado positivamente es acelerado lejos del centro altamente positivo del acelerador electrostático que previamente atrajo al ion negativo. Cuando los iones abandonan el acelerador, tienen carga positiva y se mueven a varios por ciento de la velocidad de la luz. En una segunda etapa del espectrómetro de masas, los fragmentos de las moléculas se separan de los iones de interés. Este espectrómetro puede constar de sectores magnéticos o eléctricos , y los llamados selectores de velocidad , que utilizan campos eléctricos ycampos magnéticos Después de esta etapa, no queda ningún fondo, a menos que exista una isobara (atómica) estable que forme iones negativos (por ejemplo, 36 S si mide 36 Cl), que no se suprime en absoluto con la configuración descrita hasta ahora. Gracias a la alta energía de los iones, estos pueden separarse mediante métodos tomados de la física nuclear, como láminas degradadoras e imanes llenos de gas. Los iones individuales finalmente se detectan mediante el conteo de iones individuales (con detectores de barrera de superficie de silicio, cámaras de ionización y/o telescopios de tiempo de vuelo). Gracias a la alta energía de los iones, estos detectores pueden proporcionar una identificación adicional de las isobaras de fondo mediante la determinación de la carga nuclear.
Lo anterior es solo un ejemplo. Hay otras formas en que se logra la MGA; sin embargo, todos funcionan en función de mejorar la selectividad y la especificidad de la masa mediante la creación de altas energías cinéticas antes de la destrucción de la molécula mediante el desprendimiento, seguido del recuento de iones individuales.
