Un spectrometru de masă accelerator este un dispozitiv de laborator care utilizează o combinație de magnetism și tensiune înaltă pentru a măsura elementele radioactive. Deși a fost demonstrată pentru prima dată în anii 1930, utilizarea acceleratoarelor combinată cu spectrometria de masă nu a devenit obișnuită până în anii 1970. Spectrometria de masă este măsurarea unei molecule sau a masei unui atom prin separarea diferiților atomi după greutatea sau masa lor folosind câmpuri magnetice.
Arheologia, studiul civilizațiilor antice, a folosit prezența materialelor radioactive, în primul rând carbonul, încă de la începutul secolului al XX-lea. Un om de știință ar putea preleva o probă dintr-un sit arheologic, ar putea măsura cantitatea de carbon radioactiv-20 prezentă în probă și ar putea estima vârsta probei sau a artefactului. Înainte de utilizarea unui spectrometru de masă cu accelerator, măsurarea carbonului-14 era consumatoare de timp și necesita o cantitate mare de material. Știința utilizării carbonului radioactiv pentru a determina vârsta artefactelor antice este cunoscută sub numele de „datare cu carbon”.
Există mai multe secțiuni diferite într-un spectrometru de masă cu accelerator, dar echipamentul principal este un separator magnetic și un accelerator tandem. Prima parte a unității folosește un separator magnetic de putere redusă pentru a îndepărta particulele sau moleculele nedorite din fluxul de probă. Apoi proba intră în acceleratorul tandem, care accelerează mai întâi particulele prin atragerea particulei încărcate negativ cu o sarcină electrică pozitivă de mare energie, care depășește milioane de volți.
Particulele accelerate trec apoi printr-un stripper de electroni, care este fie un strat foarte subțire de carbon, fie un gaz specific. Electronii sunt îndepărtați din particulă, rezultând un ion încărcat pozitiv. Ionii sunt acum accelerați din nou, deoarece sunt respinși de sarcina pozitivă ridicată a acceleratorului. Acesta este motivul pentru care această parte a dispozitivului se numește accelerator tandem, deoarece afectează de două ori ionii folosind efectele de atracție și repulsie datorate sarcinii electrice.
Odată ce ionii de mare viteză părăsesc secțiunea tandem, restul spectrometrului de masă al acceleratorului sunt magneți suplimentari care pot direcționa fluxul de probă către un detector care numără numărul de particule care ajung la el. Fiecare secțiune a spectrometrului este conectată la computere care pot regla puterea electrică și magnetică pentru a controla fluxul de produs. Detectoarele sunt extrem de sensibile și pot detecta un ion radioactiv din multe milioane de ionii neradioactivi.
Împreună cu utilizarea sa în arheologie și geologie, un spectrometru de masă accelerator poate fi utilizat în testele de diagnosticare medicală. Un element radioactiv, numit trasor, poate fi injectat într-un pacient sau inclus în cantități mici într-un medicament luat de pacient. Pe măsură ce corpul absoarbe medicamentul, elementul trasor poate fi văzut folosind probe introduse într-un spectrometru de masă accelerator. Capacitatea spectrometrului de a vedea cantități foarte mici dintr-un element radioactiv face ca tehnica să fie valoroasă, deoarece pacientul vede niveluri foarte scăzute de radioactivitate despre care se crede că nu cauzează probleme de sănătate.