Laboratoř AMS

Laboratoř urychlovačové hmotnostní spektrometrie (Accelerator Mass Spectrometry, AMS) je provozována jako společné pracoviště Ústavu jaderné fyziky AV ČR (ÚJF), Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze (FJFI) a Archeologického ústavu AV ČR (ARÚ) v Praze. Laboratoř vznikla díky projektu ESIF OP „RAMSES – Výzkum ultrastopových izotopů a jejich využití v sociálních a environmentálních vědách urychlovačovou hmotnostní spektrometrií“ a byla uvedena do provozu v roce 2022.

Laboratoř je vybavena AMS systémem MILEA (Multi Isotope Low Energy AMS, Ionplus AG, Švýcarsko), který umožňuje měření radionuklidů s dlouhým poločasem přeměny ¹⁰Be, ¹⁴C, ²⁶Al, ⁴¹Ca, ¹²⁹I, ²³⁶U a několika dalších aktinoidů. Kromě samotného AMS systému jsou v laboratoři k dispozici chemické laboratoře pro přípravu vzorků a další specializované přístroje.

Systém MILEA pro urychlovačovou hmotnostní spektrometrii s 300kV tandemovým urychlovačem.
(Foto: AV ČR – Jana Plavec)

Celosvětově je AMS nejčastěji využívána pro měření ¹⁴C (radiouhlíku). Její citlivost je o několik řádů vyšší než u radiometrických metod (např. kapalinová scintilační spektrometrie). Radiouhlík vzniká přirozeně jadernými reakcemi vyvolanými působením kosmického záření, ale je také produkován v jaderných reaktorech. V 50. a 60. letech minulého století byl také ve větším množství uvolněn do přírody v důsledku jaderných testů.

Využití analýz ¹⁴C zahrnuje radiouhlíkové datování, boj proti ilegálnímu obchodu s kriticky ohroženými druhy zvířat a rostlin, sledování úrovně aktivity tohoto radionuklidu v životním prostředí okolí jaderných zařízení či analýzy „biouhlíku“ (uhlíku původem z obnovitelných zdrojů v palivech či v průmyslových surovinách).

Laboratoř využívá 60 % kapacity AMS systému pro měření ¹⁴C. Tuto oblast rozvíjí a využívá Radiouhlíková laboratoř CRL z Oddělení dozimetrie záření ÚJF, často ve spolupráci s ARÚ. Podrobnosti jsou uvedeny v samostatné prezentaci.

Kosmogenní nuklidy ¹⁰Be a ²⁶Al vznikají v křemeni na povrchu Země působením sekundárního kosmického záření v extrémně malých koncentracích. Slouží jako nástroj pro datování geologických a geomorfologických jevů pomocí tzv. expozičního datování. Materiály z povrchu Země pohřbené pod vrstvou hornin nebo sedimentů lze využít i pro tzv. burial dating. Množství ¹⁰Be vytvořeného kosmickým zářením v atmosféře (meteorické ¹⁰Be) a později uloženého na povrchu Země v horních vrstvách půdy a sedimentů může například indikovat rychlost a míru eroze, změny sluneční aktivity nebo historii srážek. Nuklidy ¹⁰Be a ²⁶Al se tvoří ve větším množství ve vesmíru a mohou odhalit zajímavé podrobnosti o historii a původu meteoritů a jiných mimozemských objektů. Pro měření ¹⁰Be a ²⁶Al je vyhrazeno 15 % kapacity AMS. Oblast těchto kosmogenních nuklidů je rozvíjena týmem Radioanalytických metod na Oddělení neutronových a iontových metod ÚJF ve spolupráci s českými i zahraničními partnery.

Měření a aplikace ¹²⁹I (kosmogenní radionuklid, produkt štěpení), ²³⁶U a dalších aktinoidů, stejně jako ⁴¹Ca, jsou doménou kolegů z FJFI ČVUT. Tyto radionuklidy se v přírodě vyskytují v extrémně nízkých koncentracích, avšak vznikají také uměle provozem jaderných zařízení (reaktory, přepracování vyhořelého paliva) či jadernými výbuchy. Citlivá měření jsou zásadní pro monitorování těchto aktivit. Radioaktivní ¹²⁹I a ²³⁶U jsou užitečné indikátory v oceánografii. Vzácné aktinoidy se často používají pro jaderné forenzní účely. Kvantifikace ⁴¹Ca v betonu je často nutná pro charakterizaci radioaktivního odpadu při vyřazování jaderných elektráren z provozu. Pro měření těchto nuklidů je určeno 25 % kapacity AMS. 

Kontakty