Bir hızlandırıcı kütle spektrometresi, radyoaktif elementleri ölçmek için manyetizma ve yüksek voltaj kombinasyonunu kullanan bir laboratuvar cihazıdır. İlk olarak 1930'larda gösterilmiş olmasına rağmen, kütle spektrometrisi ile birleştirilmiş hızlandırıcıların kullanımı 1970'lere kadar yaygın değildi. Kütle spektrometresi, bir molekülün veya atomun kütlesinin, manyetik alanları kullanarak farklı atomları ağırlıklarına veya kütlelerine göre ayırarak ölçülmesidir.
Eski uygarlıkların araştırması olan arkeoloji, 20. yüzyılın başlarından beri başta karbon olmak üzere radyoaktif maddelerin varlığını kullandı. Bir bilim adamı bir arkeolojik alandan numune alabilir, örnekte mevcut olan radyoaktif karbon-14 miktarını ölçebilir ve numunenin veya eserin yaşını tahmin edebilir. Bir hızlandırıcı kütle spektrometresi kullanılmadan önce, karbon-14'ü ölçmek zaman alıyordu ve büyük miktarda malzeme gerektiriyordu. Antik eserlerin yaşını belirlemek için radyoaktif karbon kullanma bilimi, “karbonla buluşma” olarak bilinir.
Bir hızlandırıcı kütle spektrometresinde birkaç farklı bölüm vardır, ancak birincil ekipman bir manyetik ayırıcı ve bir tandem hızlandırıcıdır. Ünitenin ilk kısmı, istenmeyen parçacıkları veya molekülleri örnek akımından çıkarmak için düşük güçlü bir manyetik ayırıcı kullanır. Daha sonra, numune, negatif yüklü parçacığı milyonlarca volttan fazla, yüksek enerjili pozitif bir elektrik yüküyle çekerek parçacıkları hızlandıran tandem hızlandırıcıya girer.
Hızlanan parçacıklar daha sonra ya çok ince bir karbon tabakası ya da belirli bir gaz olan bir elektron sıyırıcısından geçer. Elektronlar partikülden çıkarılır ve pozitif yüklü bir iyon elde edilir. İyonlar şimdi tekrar hızlandırılır, çünkü hızlandırıcının yüksek pozitif yükü tarafından itilirler. Bu yüzden cihazın bu kısmına tandem hızlandırıcı denir, çünkü elektrik yükü nedeniyle çekim ve itme etkilerini kullanarak iyonları iki kez etkiler.
Yüksek hızlı iyonlar tandem bölümden ayrıldıktan sonra, hızlandırıcı kütle spektrometresinin geri kalanı, numune akımını kendisine ulaşan parçacıkların sayısını sayan bir dedektöre yönlendirebilen ek mıknatıslardır. Spektrometrenin her bölümü, ürün akışını kontrol etmek için elektrik ve manyetik gücü ayarlayabilen bilgisayarlara bağlanır. Dedektörler son derece hassastır ve milyonlarca radyoaktif olmayan birinde bir radyoaktif iyon algılayabilir.
Arkeoloji ve jeolojide kullanımının yanı sıra, tıbbi tanı testlerinde bir hızlandırıcı kütle spektrometresi kullanılabilir. İzleyici olarak adlandırılan bir radyoaktif eleman, bir hastaya enjekte edilebilir veya hasta tarafından alınan bir ilaca az miktarlarda dahil edilebilir. Vücut ilacı emdiğinde, izleyici eleman bir hızlandırıcı kütle spektrometresine yerleştirilen örnekler kullanılarak görülebilir. Spektrometrenin çok küçük miktarlarda radyoaktif eleman görme yeteneği, tekniği değerli kılar, çünkü hasta, sağlık sorunlarına neden olmadığına inanılmayan çok düşük seviyelerde radyoaktivite görür.
