Grundprinzip der 14C Messung mittels AMS

Die AMS Technik ist eine Erweiterung der konventionellen Isotopen-Massenspektrometrie bei der ein magnetisches Feld zur Auftrennung von ionisierten Isotopen aufgrund ihrer Masseunterschiede genutzt wird. Diese können dann separat quantifiziert werden. Die geringe natürliche Häufigkeit von 14C (ein 14C-Atom je 1012 bis 1015 12C-Atome) verhindert jedoch den Einsatz von konventionellen Massenspektrometern, da störende Ionen mit der gleichen Masse (14N und molekulare Framente wie 12CH2, 13CH, ...) eliminiert werden müssen.

14C kann mit Hilfe eines Beschleuniger-Massenspektrometers direkt gemessen werden. Der Kohlenstoff der Probe wird hierzu in Graphit umgewandelt, der in der Ionenquelle mit Cäsium-Ionen beschossen wird. Hierdurch werden einfach, negativ geladene Kohlenstoffionen erzeugt und in das Beschleunigersystem extrahiert. Da 14N kein stabiles, negatives Ion bilden kann, wird dieses in der Ionenquelle diskriminiert. Nach Selektion der Massen 12, 13 und 14 und Beschleunigung auf 2,5 Millionen Elektronvolt (MeV) werden zum anderen molekulare Fragmente mit der Masse 14 durch Umladung der Kohlenstoffisotope zerstört (durch Entfernung von Elektronen mit Hilfe eines Gas-"strippers"). Durch wiederholte magnetische und elektrostatische Filterung werden störende Ionen bis zu einem Maß reduziert, das die Messung von 14C ermöglicht.
 

Die Symbole bezeichnen: L eine Linse, Y-S ein Strahlsteuerelement,  XY-S zwei Strahlsteuerelemente (horizontal und vertikal),

BPM ein 'beam profile monitor', FC 'faraday cups', SL vertikale 'slits' und A eine Apertur (Zeichnung von M.-J. Nadeau)