同位素稀释-热电离质谱法测定乏燃料中裂变产物121Sn和126Sn

乏燃料样品基体复杂、具有放射性,裂变产物锡含量低,难以准确测定。本研究以天然锡（Sn）标准溶液为稀释剂,采用同位素稀释-热电离质谱法测定乏燃料元件中¹²¹Sn和¹²⁶Sn裂变产物的含量。热电离质谱测量时采用硅胶 锡 磷酸涂样,优化选择电离带升温速率和温度保持时间,利用阻滞电位四极杆（RPQ）跳峰对13个质量数信号进行数据采集,有效扣除了Te、Sb、CaPO₃⁺多个同量异位素的干扰,获得了ng/g级Sn的含量及同位素丰度测量数据。乏燃料元件中¹²¹Sn和¹²⁶Sn的质量浓度分别为5.5、230.5 ng/g,测量不确定度分别为4.2%和1.4%（k=2）。     

同位素稀释质谱法测定聚丙烯塑料中Hg的含量

采用同位素稀释电感耦合等离子体质谱法（ID-ICP-MS）测定了聚丙烯塑料中Hg元素的含量。样品处理采用高压密封焖罐酸溶样技术,将样品与²⁰²Hg稀释剂混合,通过所加稀释剂的量和测量混合样品中²⁰⁰Hg/²⁰²Hg的丰度比,准确计算出样品中Hg元素的含量,同时对测量结果的不确定度进行分析和评定。该方法与传统方法相比具有准确度高、不确定度小、受外界污染及样品损失影响小等优点,适用于国家计量单位对标准物质进行定值。     

ICP-MS法快速测定化妆品中铬、砷、镉、钕、铅

建立化妆品中铬,砷,镉,钕,铅的电感耦合等离子体质谱测定分析方法。样品预处理采用微波消解,以⁷²Ge、¹¹⁵In、²⁰⁹Bi为内标作定量分析,对3种不同基质的化妆品进行测定,对照分析了参考标准物质。各元素平均回收率为88.8%～108%,相关系数均大于0.999,相对标准偏差（RSD）为1.1%～8.8%。     

基于五酸溶样体系-ICP-MS同时测定地质样品中稀土等46种元素

采用HCl-HNO₃-HF-HClO₄-H₂SO₄5种混合酸溶样体系,敞口一次溶解不同类型的地质样品,逆王水提取,以¹⁰³Rh、¹⁸⁷Re为内标元素,三通在线进样方式,建立了电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）同时测定地质样品中46种微量、痕量元素及稀土元素的方法。采用五酸溶样体系既避免了三酸或四酸体系对难溶元素的分解不完全,又可消除易挥发元素对测定结果稳定性造成的不良影响。实验结果表明,该方法准确度高、精密度好、检出限低,测定结果与标准物质所提供的参考值基本一致,二者的对数误差绝对值（ΔlgC)均在0.1以内,相对标准偏差(RSD,n=12)均小于5%。该方法操作简单、快速、准确,适用于大批量地质样品中多元素的同时测定。     

地质样品中微量元素的高效测试方法

设计并加工了具有双内弧密封结构的防腐高效溶样罐,在消解地质样品时,加入内标¹⁰³Rh校正样品中元素的浓度,以内标¹⁸⁵Re校正分析信号的漂移,使用电感耦合等离子体质谱测定深海沉积物标准物质和国际地质标准物质中的34种微量元素浓度。与以往消解方法相比,该方法密封性好、酸消耗少,只需1.5 mL浓HF、0.5 mL浓HNO₃和0.25 mL HClO₄就可将40 mg地质样品在短时间内消解完全,消解效率高。前处理过程中加入内标¹⁰³Rh,样品稀释时无需准确定容,节省操作时间。方法检测下限为0.001~0.621 μg/g,精密度（RSD,n=10）小于5%,准确度小于6.5%（其中大多数元素小于3%）,适用于多种地质样品中多元素的分析。     

离子色谱法测定瓶装矿泉水中痕量溴酸盐

建立测定饮用水中痕量溴酸盐的离子色谱法,并对北京地区超市瓶装矿泉水进行随机抽样调查。方法采用Di-onex ICS-1000型离子色谱,IonPac AS23阴离子交换柱,Na2CO3/NaHCO3等度淋洗,电导检测器,直接进样,进样体积为500μL。结果离子色谱法测定饮用水中痕量溴酸盐的检出限为0.2μg/L;在1～100μg/L范围内具有良好的线性关系（r=0.9999）;5种不同浓度标准溶液的相对标准偏差（RSD）均小于10%;对北京地区超市16种瓶装矿泉水样品中痕量溴酸盐进行了检测,加标回收率在98%～106%之间,样品检出浓度在1.78～14.49μg/L之间,其中有2种矿泉水样品溴酸盐含量超过了限值（10μg/L）。结论离子色谱法测定饮用水中痕量溴酸盐具有灵敏度高、操作简单、分离效果好、重现性卓越等特点。市售瓶装矿泉水具有一定的致癌危险性,建议相关部门依据新国标要求加强对市售瓶装矿泉水的监测和管理。     

电感耦合等离子体质谱法测定铁矿石中的痕量钼元素

国家一级铁矿石标准物质中定值元素的量较少,在多元素测定过程中缺乏有效的监控手段,这在一定程度上限制了铁矿石中可测定的元素种类,不能为现代勘查地球化学提供科学的数据支撑,制约了勘查地球化学的发展。本工作采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定铁矿石中的Mo,并对仪器条件进行了优化。实验发现,Mo元素受到的干扰主要来源于元素Zr的同质异位素和元素Fe的多原子离子干扰,不同质量数的Mo受到的干扰程度不同,其中⁹⁵Mo受到的干扰最小,因此选择⁹⁵Mo作为测定Mo的最佳同位素。在优化的仪器条件下,Mo的检出限为0.014 μg/g,当样品溶液稀释倍数达到1 000时,基体效应可降至最小,且样品的回收率在91%~117%之间,方法精密度为2.06%~5.01%。该方法准确可靠,能够为勘查地球化学提供有效的数据支撑。     

79Se-AMS生物示踪方法学的研究

由于具有放射性非常弱以及对生物组织甚至是细胞无损伤的特点，⁷⁹Se是对硒元素进行长期无损伤生命科学研究的理想示踪核素。⁷⁹Se示踪方法学的建立对于硒的生命科学与生物医学研究将具有十分特殊的意义。加速器质谱测量⁷⁹Se（⁷⁹Se-AMS）的生物示踪方法学具有高灵敏度，高准确性以及高精度等特点。通过采用⁷⁹Se-AMS方法对亚毒性剂量的硒代谢过程进行研究，建立了⁷⁹Se-AMS生物示踪方法学，重点探索了生物示踪样品的制备流程，化学处理以及样品测量过程。采用分子负离子的引出形式以及四阳极双栅电离室对⁷⁹Se和⁷⁹Br两种同量异位素进行鉴别，从而记录实际样品中⁷⁹Se的原子个数。实验建立了亚毒性剂量硒在Wistar大鼠肾脏内的代谢曲线，为生命科学以及生物医学领域提供了新的测量方法与手段，也为AMS的应用开拓了新的领域。     

电感耦合等离子体质谱仪双样品环进样系统的设计

电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS）常搭配溶液气动雾化器进样系统,以串联方式测样,其进样效率并未达到最佳。本文基于六通多路阀设计了一种双样品环进样系统,连接雾化器前,用以提高仪器的测样效率。实验测定了Sc、Ti、V、Cr、Mn、As、Co、Ni、Cu、Pb、Zn、Cd、Li、Sr、Ba、Co、U、Th共18种元素,其校准曲线的线性相关系数均大于0.999,精密度（n=5）均小于5%。实验还分别测定了1、6、12、18、32种元素,测样时间分别节约了45%、35%、27%、21%、16%。以Ce元素为例,先测试100.00 μg/L样品后,立即测试1.00 μg/L样品,未发现明显的记忆效应。该系统价格低廉、操作简单、体积小、易于实现自动化,且有与其他仪器联用的可能性,具有广阔的发展前景。     

利用多接收器电感耦合等离子体质谱法精确测定天然岩石样品中的铼含量

利用多接收器电感耦合等离子体质谱（MC-ICPMS）精确测定了天然岩石样品的铼含量。在膜除溶雾化进样条件下,铼测试样品中加入铱标准溶液,通过在线监控铱同位素的质量分馏行为来校正铼同位素的质量分馏。实验发现,铼和铱的质量分馏系数（f_Re和 f_Ir）是不相等的,如果认为 f_Re=f_Ir,将会导致¹⁸⁷Re/¹⁸⁵Re同位素比值偏低,但是 f_Re/f_Ir比值固定不变,这样可以通过已知的 f_Ir 计算出 f_Re,从而得到准确的¹⁸⁷Re/¹⁸⁵Re同位素比值。本工作利用这种经验的质量分馏校正方法,精确的测定出天然铼标准样品的¹⁸⁷Re/¹⁸⁵Re同位素比值为1.674 3±0.000 1（2σ, n=25）,该结果与国际纯粹与应用化学委员会（IUPAC）推荐值（1.674 0±0.001 1）以及与N-TIMS测定值（1.675 ±0.001 4）在误差范围内一致。而且,采用该经验的质量分馏校正方法测得的天然铼标准样品的¹⁸⁷Re/¹⁸⁵Re同位素比值与采用 f_Re=f_Ir 校正结果相比,准确度和外部重现性都明显提高。最后采用该方法准确测定出了天然岩石中Re含量,该结果与N-TIMS测定结果吻合。     

三聚氰胺的基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱分析

Oxidized carbon nanotubes are tested as the matrix for analysis of the melamine by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOFMS). Traditional MALDI matrix are not suit for analysis of the low molecular compounds due to the interference associated to the matrix clusters. Oxidized carbon nanotubes can transfer energy to the analyte under the laser irradiation, which makes analyte well ionized or desorbed. Moreover, the interference of the intrinsic matrix ions can be eliminated. Melamine as the a toxic additive which had been added in the milk powder, then it is necessary to establish a new method for detection of the melamine rapid and sensitive.     

质子转移反应质谱法测量呼气丙酮的影响因素分析

丙酮是人体呼出气体中含量最高的挥发性有机物之一,它与糖尿病、肺癌等疾病有着一定的关系。本研究通过注射法配制了不同二氧化碳浓度和湿度下的丙酮混合气体,应用质子转移反应质谱（PTR-MS）法对Tedlar采样袋中的丙酮混合气体进行浓度检测,研究二氧化碳浓度、气体湿度、氧气离子浓度和一氧化氮离子浓度等因素对丙酮浓度测量结果的影响,并推导出修正公式。结果表明：二氧化碳浓度和气体湿度的增加不会对丙酮离子的计数值产生明显影响,但会增加水合氢离子团簇离子的含量;氧气离子浓度的增加会提高丙酮碎片离子的含量;一氧化氮离子的测量浓度很低,对丙酮测量结果的影响可以忽略不计;以上各影响因素在使用修正公式后,可以有效地抑制影响,优化实验结果。     

A review of ion sources for medical accelerators (invited)

There are two major medical applications of ion accelerators. One is a production of short-lived isotopes for radionuclide imaging with positron emission tomography and single photon emission computer tomography. Generally, a combination of a source for negative ions (usually H- and/or D-) and a cyclotron is used; this system is well established and distributed over the world. Other important medical application is charged-particle radiotherapy, where the accelerated ion beam itself is being used for patient treatment. Two distinctly different methods are being applied: either with protons or with heavy-ions (mostly carbon ions). Proton radiotherapy for deep-seated tumors has become widespread since the 1990s. The energy and intensity are typically over 200 MeV and several 10(10) pps, respectively. Cyclotrons as well as synchrotrons are utilized. The ion source for the cyclotron is generally similar to the type for production of radioisotopes. For a synchrotron, one applies a positive ion source in combination with an injector linac. Carbon ion radiotherapy awakens a worldwide interest. About 6000 cancer patients have already been treated with carbon beams from the Heavy Ion Medical Accelerator in Chiba at the National Institute of Radiological Sciences in Japan. These clinical results have clearly verified the advantages of carbon ions. Heidelberg Ion Therapy Center and Gunma University Heavy Ion Medical Center have been successfully launched. Several new facilities are under commissioning or construction. The beam energy is adjusted to the depth of tumors. It is usually between 140 and 430 MeV∕u. Although the beam intensity depends on the irradiation method, it is typically several 10(8) or 10(9) pps. Synchrotrons are only utilized for carbon ion radiotherapy. An ECR ion source supplies multi-charged carbon ions for this requirement. Some other medical applications with ion beams attract developer's interests. For example, the several types of accelerators are under development for the boron neutron capture therapy. This treatment is conventionally demonstrated by a nuclear reactor, but it is strongly expected to replace the reactor by the accelerator. We report status of ion source for medical application and such scope for further developments.     

拟除虫菊酯类农药在NCI源和EI源中的质谱行为

通过分析19种拟除虫菊酯类农药（pyrethroid pesticides, PyPs）在负化学离子源（NCI）和电子轰击离子源（EI）中的碎片离子信息，得出每种农药在不同离子源中的质谱行为差异。在NCI源中，PyPs获得1个热电子，形成负离子后不稳定而发生热裂解，与酯基相连的碳氧键断裂形成菊酯烷酸根离子，再脱去中性分子（如CO₂、HF、HCl、HCF3等）形成各种碎片离子。一般情况下，含卤原子越多的PyPs，其在NCI源的响应越高。在EI源中，PyPs裂解规律为：1） 与羰基相连的碳氧键发生α-断裂脱去1分子CO，得到含环丙烷结构的特征碎片离子；2） 发生六元环的氢原子重排，当含有苄基苯基醚且甲基上有氰基取代基的PyPs，易形成m/z 181、208特征碎片离子，而不含氰基的PyPs易形成m/z 183特征碎片离子。     

典型环亚胺类毒素大气压化学电离质谱分析

利用离子阱质谱技术分析了两种典型环亚胺类毒素（GYM和SPX1）在大气压化学电离（APCI）条件下的质谱裂解特征,并与电喷雾电离（ESI）质谱法进行了比较。GYM和SPX1在APCI一级质谱分析过程中易形成准分子离子［M+H］⁺峰（基峰）;在二级质谱分析过程中,母离子［M+H］⁺通过丢失H₂O中性碎片形成稳定的特征子离子峰;并结合三级质谱分析,推测了两种毒素的裂解途径。结果表明：大气压化学电离质谱法（APCI-MS）的灵敏度好于电喷雾质谱法（ESI-MS）;液相色谱-大气压化学电离质谱法（LC-APCI-MS²）分析4种不同基质样品中GYM和SPX1的专属性、重复性、稳定性和抗基质干扰能力均好于液相色谱 电喷雾质谱法（LC-ESI-MS²）。综上,APCI-MS法适于典型环亚胺类毒素的分析,本研究可为LC-APCI-MS定性、定量分析不同基质复杂样品中环亚胺类毒素提供参考和依据。     

基于傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT ICR MS)的超宽波段光解离光谱系统的研制及应用

基于质谱技术的光解离光谱方法具有灵敏度高和可行性好的优势,近年来在气相离子化学和分析化学研究领域得到了快速发展和广泛应用。本工作基于一台7 T的傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT ICR MS),搭建了超宽波段的可调谐激光光路系统,获得了气相离子超宽波段的光解离光谱。该系统的光谱可调谐范围为192~3 700 nm,是目前已知在单台质谱仪上可获得最宽波段的光解离光谱系统。超宽波段的波长覆盖范围使用两台宽波段可调谐OPO激光器实现,光路可以在真空传输,提高了紫外和红外激光的传输效率。该系统结合了电喷雾(ESI)电离源和FT ICR MS的高分辨能力以及超强的离子操控能力,可以获得目标离子的紫外-可见光以及中红外区域的光解离光谱,分别对应于分子的电子和振动能级,实现了分子结构信息的互补。以罗丹明110和色胺为例,获得了相应的离子在不同波段中的光解离光谱,初步证明了该仪器实现相关功能的可行性。     

多壁碳纳米管基质用于大气压基质辅助激光解吸电离质谱分析小分子化合物

以多壁碳纳米管(MWCNTs)为基质,考察了大气压基质辅助激光解吸电离质谱(AP-MALDI MS)分析氨基酸和生物碱等小分子化合物的效果.以脯氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、组氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、盐酸小檗碱、哈尔满碱、去甲哈尔满碱为样品,研究了激光能量、点样方法等实验条件对质谱信号强度和噪音的影响,比较了氧化、Fe3 ...     

Test bench to commission a third ion source beam line and a newly designed extraction system

The HIT (Heidelberg Ion Beam Therapy Center) is the first hospital-based treatment facility in Europe where patients can be irradiated with protons and carbon ions. Since the commissioning starting in 2006 two 14.5 GHz electron cyclotron resonance ion sources are routinely used to produce a variety of ion beams from protons up to oxygen. In the future a helium beam for regular patient treatment is requested, therefore a third ion source (Supernanogan source from PANTECHNIK S.A.) will be integrated. This third ECR source with a newly designed extraction system and a spectrometer line is installed at a test bench at HIT to commission and validate this section. Measurements with different extraction system setups will be presented to show the improvement of beam quality for helium, proton, and carbon beams. An outlook to the possible integration scheme of the new ion source into the production facility will be discussed.     

Thermal imaging diagnostics of powerful ion beams

Thermal imaging diagnostics of the total energy of a pulsed ion beam and energy-density distribution over the cross section is described. The diagnostics was tested on the TEMП-4M accelerator in the conditions of formation of two pulses: (i) the first plasma-forming pulse is negative (300–500 ns, 100–150 kV) and (ii) the second generated one is positive (150 ns, 250–300 kV). The beam composition includes carbon ions (85%) and protons, and the power density is 0.2–3.0 J/cm² (for various diodes). The diagnostics was applied in studies of the powerful ion beam, formed by an ion diode with self insulation (two-pulse mode) and external magnetic insulation in the single-pulse mode. The diagnostics was intended to measure the beam energy density in a range of 0.05–5.00 J/cm² in the absence of erosion and ablation processes on the target. When an infrared camera with a 140 × 160-pixel matrix is used, the spatial resolution is 0.9 mm. The measurement time does not exceed 0.1 s.     

A Laser-Plasma Ion Source with Normal Light Incidence on the Target Surface

A laser ion source with the beam focused along the normal to the target surface was designed and produced. Tests of this system performed in comparison with the conventional for laser sources laser-beam injection and focusing at an angle of 45° have shown that the fraction of multiply charged high-energy ions significantly increases in such a design of the source.