Un spectromètre de masse par accélérateur est un dispositif de laboratoire qui utilise une combinaison de magnétisme et de haute tension pour mesurer des éléments radioactifs. Bien qu'il ait été démontré dans les années 1930, l'utilisation d'accélérateurs couplée à la spectrométrie de masse ne sont pas devenus monnaie courante jusqu'aux années 1970. La spectrométrie de masse est la mesure d'une molécule ou la masse de l'atome en séparant des atomes différents de par leur poids ou la masse en utilisant des champs magnétiques.
L’archéologie, l'étude des civilisations anciennes, a utilisé la présence de matières radioactives, essentiellement du carbone, depuis le début du 20ème siècle. Un scientifique pourrait prendre un échantillon d'un site archéologique, mesurer la quantité de carbone 14 radioactif présent dans l'échantillon, et d'estimer l'âge de l'échantillon ou d'un artefact. Avant l'utilisation d'un spectromètre de masse par accélérateur, mesure du carbone-14 prenait beaucoup de temps et a nécessité une grande quantité de matériau. La science de l'utilisation du carbone radioactif pour déterminer l'âge des objets anciens est connue comme "la datation au carbone."
Il existe plusieurs sections différentes dans un spectromètre de masse par accélérateur, mais l'équipement primaire est un séparateur magnétique et d'un accélérateur en tandem. La première partie de l'unité utilise un séparateur magnétique de faible puissance pour enlever les particules indésirables ou des molécules à partir du flux de l'échantillon. Ensuite, l'échantillon entre dans l'accélérateur en tandem, ce qui accélère d'abord les particules en attirant les particules chargées négativement avec une charge électrique positive à haute énergie, dépassant des millions de volts.
Les particules accélérées passent ensuite à travers un décapant d'électrons, qui est soit une très mince couche de carbone ou d'un gaz spécifique. Les électrons sont enlevés de la particule, ce qui entraîne une charge positive ion . Les ions sont accélérés à nouveau maintenant, parce qu'ils sont repoussés par la forte charge positive de l'accélérateur. C'est pourquoi cette partie du dispositif est appelé un accélérateur tandem, car elle affecte les ions deux fois en utilisant les effets d'attraction et de répulsion en raison de la charge électrique.
Une fois que les ions à haute vitesse quittent la section en tandem, le reste du spectromètre de masse par accélérateur est aimants additionnels qui peuvent diriger le flux d'échantillons à un détecteur qui compte le nombre de particules de l'atteindre. Chaque section du spectromètre est connectée à un ordinateur permettant d'ajuster la résistance électrique et magnétique pour contrôler le flux de produit. Les détecteurs sont extrêmement sensibles et peuvent détecter un ion radioactif dans des millions de ceux non-radioactifs.
Outre son utilisation dans l'archéologie et la géologie, un spectromètre de masse par accélérateur peut être utilisé dans les tests de diagnostic médical. Un élément radioactif, appelé un traceur, peut être injecté dans un patient ou inclus dans de petites quantités d'un médicament pris par le patient. Comme le corps absorbe le médicament, l'élément traceur peut être vu à partir d'échantillons introduits dans un spectromètre de masse par accélérateur. La capacité du spectromètre de voir très faibles quantités d'un élément radioactif rend la technique intéressante, parce que le patient ne voit très faibles niveaux de radioactivité qui ne sont pas censées causer des problèmes de santé.
