Ni-59和Ni-63的加速器质谱高灵敏测量方法及应用研究

长寿命放射性核素Ni-59、Ni-63在核物理与天体物理、放射性废物管理、陨石与宇宙射线研究、生物医学示踪等方面有着广泛的应用前景。利用常规的方法仅能对高含量的Ni-63样品进行测量，并且需要繁杂的样品制备条件，限制了研究工作的拓展与深入。加速器质谱技术是实现Ni-59、Ni-63高灵敏测量的最佳方法。本项目充分利用原子能院加速器质谱系统能量高，Q3D磁谱仪能量分辨高、色散大等特点，建立有特色的Ni-59 、Ni-63高灵敏测量方法。本工作采用的ΔE-Q3D排除同量异位素的技术避免了充气磁谱方法中的不利因素，在排除同量异位素能力上有更强的优势，本项目的开展将使得Ni-59、Ni-63的测量灵敏度达到国际先进水平。在此基础上开展Ni-60、Ni-64的(n,2n)反应截面测量等应用研究工作，为聚变研究和长期中子注量测量等应用研究提供数据和方法。

Ni-59，Ni-63在核物理、天体物理、放射性废物、宇宙射线及生物医学方面都有着非常广泛的应用前景。建立高灵敏的Ni-59，Ni-63的加速器质谱测量技术将为其应用奠定基础。本工作成功建立了Ni-59，Ni-63的AMS高灵敏测量方法并开展了应用研究。主要研究工作包括：（1）利用热中子辐照并通过中子注量测量得到了Ni-59， Ni-63的标准样品；（2）建立了适宜于AMS测量的镍样品制备流程和排除干扰的化学分离技术；（3）建立了排除同量异位素干扰的DE-Q3D方法，并结合多阳极气体电离室，成功将同量异位素干扰本底压低约10exp(8)倍，从而使得Ni-59， Ni-63测量灵敏度分别达到Ni-59/Ni~10exp(-14)和Ni-63/Ni~10exp(-13). 这是国内首次实现Ni-59， Ni-63的高灵敏测量；（4）利用14MeV中子对天然镍片进行了辐照，并通过活化技术得到了辐照镍样品中14MeV中子的注量（5）利用建立的AMS高灵敏测量技术对14MeV中子辐照镍样品产生的Ni-59和Ni-63含量进行了测量，得到了Ni-60 (n,2n)Ni-59， Ni-64(n,2n) Ni-63核反应截面。（6）得到的14MeV中子的Ni-60 (n,2n)Ni-59反应截面数据是目前不确定度最好的，澄清了国际上在此数据上的分歧。此数据为利用Ni-59开展14MeV中子的长期注量监测提供了基础数据。