Generell werden in einer Ionenquelle negative Ionen erzeugt (Atome werden ionisiert). Dies ermöglicht in glücklichen Fällen bereits die Unterdrückung einer unerwünschten Isobare, die keine negativen Ionen bildet (wie 14N bei 14C-Messungen). Die vorbeschleunigten Ionen werden in der Regel durch ein erstes Massenspektrometer vom Typ Sektorfeld abgetrennt und gelangen in einen elektrostatischen „Tandembeschleuniger“. Dabei handelt es sich um einen großen Kernteilchenbeschleuniger nach dem Prinzip eines Tandem-Van-de-Graaff-Beschleunigers, der bei 0,2 bis zu mehreren Millionen Volt arbeitet und bei dem zwei Stufen zur Beschleunigung der Teilchen hintereinander geschaltet sind. An der Verbindungsstelle zwischen den beiden Stufen ändern die Ionen ihre Ladung von negativ zu positiv, indem sie eine dünne Materieschicht durchdringen („Stripping“, entweder Gas oder eine dünne Kohlenstofffolie). In dieser Stripperstufe brechen die Moleküle auseinander. Die vollständige Unterdrückung molekularer Isobaren (z. B. 13CH- bei 14C-Messungen) ist ein Grund für die außergewöhnliche Häufigkeitsempfindlichkeit der AMS. Außerdem werden durch den Aufprall mehrere Elektronen des Ions abgestreift, wodurch es in ein positiv geladenes Ion umgewandelt wird. In der zweiten Hälfte des Beschleunigers wird das nun positiv geladene Ion vom hochpositiven Zentrum des elektrostatischen Beschleunigers weg beschleunigt, das zuvor das negative Ion angezogen hat. Wenn die Ionen den Beschleuniger verlassen, sind sie positiv geladen und bewegen sich mit einigen Prozent der Lichtgeschwindigkeit. In einer zweiten Stufe des Massenspektrometers werden die Fragmente der Moleküle von den interessierenden Ionen getrennt. Dieses Spektrometer kann aus magnetischen oder elektrischen Sektoren und so genannten Geschwindigkeitsselektoren bestehen, die sowohl elektrische als auch magnetische Felder nutzen. Nach diesem Schritt ist kein Hintergrund mehr vorhanden, es sei denn, es gibt eine stabile (atomare) Isobare, die negative Ionen bildet (z. B. 36S bei der Messung von 36Cl), die durch den bisher beschriebenen Aufbau überhaupt nicht unterdrückt wird. Dank der hohen Energie der Ionen können diese mit Methoden aus der Kernphysik, wie Degrader-Folien und gasgefüllten Magneten, abgetrennt werden. Einzelne Ionen werden schließlich durch Einzelionenzählung nachgewiesen (mit Silizium-Oberflächenbarrieredetektoren, Ionisationskammern und/oder Flugzeitteleskopen). Dank der hohen Energie der Ionen können diese Detektoren zusätzlich die Identifizierung von Hintergrund-Isobaren durch Kernladungsbestimmung ermöglichen.
VerallgemeinerungenBearbeiten
Das obige ist nur ein Beispiel. Es gibt noch andere Methoden, mit denen AMS erreicht wird; sie basieren jedoch alle auf der Verbesserung der Massenselektivität und -spezifität durch Erzeugung hoher kinetischer Energien vor der Molekülzerstörung durch Strippen, gefolgt von Einzelionenzählung.