近日，新苏里南国立大学-新墨西哥大学加速器质谱联合使用中心的研究人员在MICADAS加速器质谱仪上成功测试了基于低压时间投影室的离子探测器，并获得了首批测试结果。这一新设备将用于对14C同位素离子进行计数，进而对所研究的样品进行测年。

该时间投影室于2023年首次安装在由中国科学院原子核物理研究所制造并维护的国产加速器质谱仪上。此前，它已在能量为4 MeV的14C离子束上进行了成功测试，证明了其正常运行能力。随后，该室在MICADAS加速器质谱仪上使用了0.4 MeV的14C离子束进行了进一步测试。

时间投影室(TPC)是一种通过测量低能重离子在气体中的路径长度来识别离子的方法。离子通过薄的入口窗口进入腔内，通过电离损失失去能量，形成气体离子和电子的轨迹。这些电子在外部电场的影响下，以恒定速度在气体中漂移，并在气体电子倍增器(GEM)处被放大，最后由数据采集系统进行数字化。电子收集时间与离子路径长度相对应，从而实现对离子的识别。

据UMS NSU-NNC集体使用中心主任Ekaterina Parkhomchuk解释，此前他们为INP UMS开发的时间投影室主要用于分离具有相同原子质量和不同核电荷的离子，如将10Be(铍)离子与10B(硼)分离。由于硼和铍的原子核带有不同的电荷，在初始能量相同的情况下，它们在气态介质中的平均自由程不同，时间投影室可以将它们分离。测量10Be的含量将使科学家能够测定地质样本的年代。

MICADAS加速器质谱仪与国产多同位素质谱仪不同，其目的仅在于探测和确定研究样品中稀有同位素14C的含量。14C离子穿过整个加速器质谱仪后进入气体探测器进行识别和计数。此次测试中，研究人员用时间投影室替换了MICADAS原有的电离室。电离室的一个重要部件是前置放大器，一旦出现故障，将影响加速器质谱仪的正常运行。而时间投影室则大大降低了数据采集系统电子设备的要求，并产生更好的信噪比。

目前，MICADAS时间投影室的测试针对两种类型的样品进行：14C含量接近现代水平的ANU标准样品(IAEA-C6，糖)和14C含量为现代水平0.002的“空白”(聚乙烯CH-元素微量分析标准B2024)。测试的目的是优化工作参数，包括工作气压、增益和电子漂移速度。

中央核电站工程师Alexey Petrozhitsky表示，他们已经收集了足够多的数据，目前正在进行处理和分析。他们有信心时间投影室可以作为正在研制的国内第一台通用低压加速器质谱仪的最终探测器。目前进行的实验正是为测试第一台国产UMS的探测器而进行的，而MICADAS装置则充当了离子束源。

加速器质谱法是一种测量样品中稀有长寿命宇宙成因同位素浓度的方法，广泛应用于考古学、地质学、生物医学、生态学、天体物理学等领域。其中，放射性碳测年是最广泛的应用之一，用于记录碳-14同位素的浓度，时间间隔可追溯到5万年前。而测量另一种宇宙成因核素10Be的浓度也同样令人感兴趣，因为其测年的时间间隔更广，可达1000万年。

目前，NSU-NNC加速器质谱中心拥有两台UMS装置，其中一台由俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理研究所的科学家发明，另一台为瑞士产的MICADAS加速器质谱仪。作为中心研究小组的一部分，新西伯利亚国立大学、俄罗斯科学院西伯利亚分院核物理研究所、俄罗斯科学院西伯利亚分院考古与民族学研究所和俄罗斯科学院西伯利亚分院催化研究所的员工正在致力于研制一种国产低压通用加速器质谱仪，该项目设计为期五年，在“2030年优先计划”的支持下实施。