编者按：十年前，国家为落实“科教兴国“的伟大战略，启动了在中国教育和科学发展史上具有开创性意义的“211工程”。工程的实施，在学科建设、人才培养、科技创新等方面为北京大学这样一所百年名校的发展，提供了重要的物质支持和精神支撑。在短短的十年左右的时间中，全体师生团结进取，开拓创新，以奋发向上的精神面貌和丰硕的学术科研成果，为中华民族的进步不断作出着新的贡献。我们将陆续推出——回眸北大“211工程”的系列报道，让大家在了解和思考中，进一步增强建设世界一流大学的豪情壮志，在新阶段的历史征程中，不负国家和人民的期望，书写更加辉煌的篇章。

“十五”“211工程”实施期间，北京大学14C测量加速器质谱大型公用仪器设备技术平台建设不仅对不同学科的发展作出了重要贡献，而且促进了物理、化学、考古、地球科学和环境科学等学科的交叉，形成了一支多学科密切合作的研究队伍。展望未来，CAMS必将发挥更大的作用，将北大的科研推进到更加深入和广泛的领域。

  ——周力平（大型公用仪器14c测量加速器质谱计技术平台建设负责人)

加速器楼里新添的庞然大物

2004年9月，又一个神秘的设备走进了北大加速器楼。这就是备受瞩目的小型加速器质谱仪。北大“十五”211工程大型公共仪器设备建设中，作为重要组成部分的小型加速器质谱仪的购置在国内引起了广泛关注。记者就此采访了参与这一项目建设的环境学院“长江计划”特聘教授周力平老师。问明了记者来意后，周老师热情地将项目申请答辩时所用的演示文稿播放给记者。时间似乎加快了脚步，转眼一个半小时的采访过去了，文科出身的记者却在周老师生动细致的讲解中意犹未尽，对放射性碳的半衰期、加速器质谱等等一系列听上去艰深难懂的物理名词产生了浓厚兴趣。在周老师那间16平米、因为大量藏书而略显拥挤的办公室里领略了一位北大教授充满了感召力的激情与理想，以及对科研事业的一片冰心。

“这是北大‘十五’211工程投入最大的单台设备。校领导和学校多个院系的老师为此花费了很多心血。要运行好如此贵重的仪器，让这台设备在北大的学科建设中充分发挥作用，我们感到责任很重啊。”采访周老师伊始，记者便被周老师身上所散发出来的这样一种使命感深深打动。

周老师坦言，几十年来难以割舍的“77级北大人情怀”正是这种使命感的由来。1999年，周老师从剑桥大学回到阔别17年的母校任教。他告诉记者，回国不久，时任校人事部长的陈文申老师与他同去见当时的校长陈佳洱院士。当他向陈校长谈起他的黄土地层中地磁极性倒转记录与宇宙成因核素产率变化的研究时，陈校长当即邀他用学校重离子物理所的加速器质谱进行宇宙成因核素的测量。从那一天开始，周老师就成了成府路上那栋加速器楼的常客。六年来，他记不清那栋加速器楼里留下了多少场他与郭之虞教授、刘克新教授这两位加速器质谱专家的激烈讨论；他记不清成府路上多少个清晨的雾色中留下了他与设备筹建组同事们奔忙的身影。但他清楚地记得，2003年7月5日，美国NEC公司一位副总裁与校实验设备管理部王兴邦老师在加速器楼签下了北大购买1.5SDH-1串列加速器质谱放射性碳测量系统的合同。“那是激动人心的一刻，也是北大多学科建设中历史性的一刻。”周老师谈起那段凝聚着他和多位老师无数心血的这段经历时，动容的说。

“这个小型放射性碳加速器质谱仪（CAMS）就是我们北大这次买的,它是近几年发展的专门用于测量放射性碳的新型仪器。”周老师指了指他办公室墙上正悬于书桌上方的两张加速器质谱挂图欣慰的说，言语中饱含着浓浓的珍爱之意。

 物理学家缔造的神奇时钟

1960年，美国科学家W.Libby因发明用于考古和地学的放射性碳测年方法而荣获诺贝尔化学奖，人类文明史随着新的放射性碳年代标尺的建立而改写。17年后，与此相关的一项由核物理学家实现的分析技术创新所带来的影响更是超出了物理学家们自己梦想的可能领域：1977年美国和加拿大的物理学家在核物理研究用的粒子加速器上成功地实现了前所未有的高灵敏度放射性碳原子计数，加速器质谱法（Accelerator Mass Spectrometry, AMS）由此诞生。

加速器质谱法是一种基于加速器的现代核分析技术。这种技术实现了对放射性碳丰度比的精确测试，从而使精确定年成为可能。正如北大加速器质谱筹备小组的另一位骨干——考古文博学院的吴小红副教授所说，“放射性碳年代学方法的确立是考古学的一场革命,而加速器质谱是这场革命中的革命。”

就相同的精度而言，如果用传统的衰变计数法测量样品的放射性需要1 g的碳和8天的时间，那么能够直接测量放射性碳原子个数的加速器质谱法，则只需要1毫克的碳和几十分钟的时间。但是，这种具有高灵敏度、小样品量和高测量效率等优势的加速器质谱仪结构复杂、价格昂贵。因此国际上很多实验室把拥有这种设备看作其研究实力在一定程度上的反映。

我国的加速器质谱研究自80年代中期起步。北大的加速器质谱实验室是目前国内惟一有能力进行批量碳、铝和铍等放射性核素测量、并得到国际同行认可的实验室。北大原有的加速器质谱（PKUAMS）是1993年在国家自然科学基金重大项目支持下，以英国牛津大学原用于核物理实验的一台串列静电加速器为基础，改建并投入应用研究的。十多年来，该设备提供的年代数据为我国的考古、古人类、第四纪气候变化等研究作出了重大贡献。在非测年应用方面，北大加速器质谱实验室也曾进行了鲜为人知，但具有国际水平的探索性的研究。例如，大气气溶胶碳组分的来源分析；烟草中生物碱尼古丁及其衍生物与遗传物质DNA的加合作用的研究。这些北大加速器质谱实验室与多个院系合作的成果，充分体现了北大学科交叉的优越性。

近年来，随着研究的深入和新的应用方向不断出现，加速器质谱学在国际上的发展更加迅速，世界上加速器质谱仪的数量已近60台，仅日本就有10台。英国、美国、德国、瑞典和澳大利亚等多家实验室最近纷纷购进或更新加速器质谱仪，以适应当前日益扩大的应用领域的需要。瑞士、加拿大和美国等实验室则利用各自的技术优势开发新型仪器。“显然，这是一个富有创新机会的领域。已具有相当研究基础的，我国惟一能进行批量测量的北京大学加速器质谱实验室今后的发展方向是一个关系到加速器质谱这项超灵敏度分析技术的研究与应用能否在我国发展，能否在国际上占有一席之地的问题。”谈到与国际竞争有关的问题，周老师显得更加兴奋。从应用的前景上讲，我国有大量的地球科学、考古、古人类，环境科学和生物医学等领域内的科学问题急待应用加速器质谱方法解决。例如，继夏商周断代工程之后的中华文明起源的探索；中国人直接祖先的起源与演化；地球古磁场倒转的沉积记录及其年代学解释；第四纪晚期古气候事件的全球对比及发生机制；全球甲烷来源的识别；华北沙尘物源和输送路径；严重影响区域以至全球气候的碳黑组分的来源及其大气辐射效应；有毒的小分子和生物大分子的作用；中草药提取物的体内作用；以及碳纳米分子（如富勒烯）体内毒性等研究。这些北大承担的重要研究项目的成功以及达到国际高水平和较高显示度的可能性在很大程度上取决于北大加速器质谱的运行状态。显然，北京大学的学科建设又面临着一次选择。

为使加速器质谱这项超灵敏度分析技术的研究与应用在我国得到更好发展并在国际上占有一定地位，北京大学经过多次论证决定在“十五”211工程中建设一个基于放射性碳测量加速器质谱计的大型公用仪器设备技术平台，使北京大学加速器质谱实验室成为一个面向全国开放的、特别是面向全国高校的、多学科大型公用设备平台，以提高我国应用AMS方法来解决地球科学、考古与古人类学、环境科学和生物医学等领域中重要科学问题的能力。

文理兼通的奇才

 小型加速器质谱仪的引进受到学校和物理学院的高度重视，在设备到货前三个月即改建成了一个完全达到要求的恒温恒湿实验室并配备了循环水、配电系统等各种辅助设施。“那几个月，刘克新教授非常辛苦，实验室改造的设计和施工全是由他亲自负责的”周老师不无感慨地说，“如果没有大家的团队合作意识和辛苦努力，这个项目的成功是不敢想象的”。加速器质谱仪设备于2004年8月底到货，仅用了3个星期就完成了全系统的部件就位、安装、准直、接线、真空系统检测、离子源调试、加速器高压锻炼、全系统束流调试、标准样品比对测量等工作，第四个星期即进行了各项技术指标的验收。在加速器质谱样品制备实验室的配合下，9月底开始试测样品，10月份开始批量样品的日常测量。

北大的CAMS全面达到合同规定的各项技术指标，测量精度甚至优于合同规定的0.4%的水平。由于在前三台设备的运行基础上做了重要改进，测量机器本底达到了低于410-16的水平，大大低于210-15 的合同指标，这相当于年代测定上限为6万5千年，达到了国际顶尖水平。在2005年国际原子能机构（IAEA）组织的第五次国际标准放射性碳样品比对测量（VIRI）中，全世界共有上百个实验室参加，相当多的实验室的测量结果与中间值相比有比较大的离散，而北京大学CAMS测量的结果与中间值和标准值都十分接近，偏差在一个之内。这是我国第一次完整参加国际比对测量并得到了令人满意的结果，标志着我国已经具有国际水平的14C测量实验室。

自2004年10月以来，北大CAMS已测量样品近2000个，对外开放率近50%。一批以北京大学为主或与其他单位合作承担的国家攻关、自然科学基金重大、重点项目等不同学科的课题在这一平台上取得了重要进展。它完成了具有重要考古学意义的“夏商周断代工程”中甲骨系列样品的高精度年代测定；对新发现的周口店田园洞和北京东胡林等重要古人类遗址进行了年代测定。除此之外，在建立高精度高分辨率第四纪环境记录年代标尺、几千年来南海鸟岛生态对全球变化的响应模式、环境剂量水平丙烯酰胺（AA）与生物大分子的加合作用以及尼古丁对小鼠DNA体内参入与加合作用等国际竞争很强的研究中发挥了关键作用。

按照国际惯例，高水平的实验室有天然的吸引力。作为多学科大型公用设备，北京大学CAMS已经吸引了国内外一大批不同学科的高层次学者的来访。2004年12月国际著名加速器质谱专家，美国加州大学Irvine分校的John Southern博士首先到实验室工作了十余天。专家们与实验室研究、技术人员及研究生的学术交流对提高北京大学加速器质谱的技术和应用研究水平起到了重要的推动作用。

备受青睐的多学科宠儿

耗资100多万美元的小型加速器质谱仪堪称该领域的国际尖端设备。“北大人做事要有选择、有魄力、有特色。”选择引进这台设备秉承了北大的一贯风格。周老师告诉记者，小型加速器质谱仪的引进不仅受到了学校的高度重视，地空学院的陈运泰院士、化学学院的刘元方院士，考古文博学院的严文明教授和李伯谦教授以及环境学院的唐孝炎院士、江家驷院长和崔之久教授等老师也花费了大量心血。他们从各自的学科角度出发，全面支持了筹备小组的工作。在调研、论证的过程中给予极大的鼓励和详尽的指导。他们利用各种机会为设备的购置奔走呼吁。

“211办公室主任羌笛老师是这台小型加速器质谱仪顺利购进的一位功臣。” 周老师指着一张他和羌笛老师在CAMS实验室参观时的照片说道。整个筹备过程中，作为北大211工程的总负责人，羌老师从北京大学年代学研究设备的整体战略布局出发，多次听取筹备组周力平老师、郭之虞老师、刘克新老师以及吴小红老师有关设备引进工作和制样实验室建设的汇报。谈到羌笛老师对筹备小组的支持和信任，周老师的感激之情溢于言表。“一台设备，130万美元，这毕竟不是小数字。可以这样说，正是学校领导和羌老师对我们的这份信任，支持我们在漫长的筹备过程中一路前行，直到今天。”

北大放射性碳测量加速器质谱大型公用仪器设备技术平台的建设不仅对单一学科的发展作出了重要贡献，而且促进了物理、化学、考古、地球科学和环境科学等学科的交叉，形成了一支多学科密切合作的研究队伍。由于样品制备系统能力有限，目前该设备的运行机时仍有很大潜力。在“211工程”的支持下，北大加速器质谱放射性碳样品制备系统正在进行更新改造。新系统建成后，样品制备能力将大幅提高。不久的将来，北大放射性碳测量加速器质谱大型公用仪器设备技术平台将会在学科建设中发挥更大的作用，并将北大的科研推进到更加深入和广泛的领域。同时，这一平台也会为培养更多的跨学科创新人才创造了更多更好的条件。

人物简介：

周力平教授，1957年生，湖南长沙人。1976年到京郊延庆插队，1978年2月考入北京大学地理系，1982年毕业于地貌与第四纪地质专业并考取出国研究生，先后在比利时布鲁塞尔自由大学和英国剑桥大学学习，获硕士、博士学位。曾在英国东安格利亚大学环境科学学院从事研究。1993年返回剑桥大学，先后在物理系、考古系和地球科学系从事研究和教学工作。1999年回北大任教，2000年被聘为"长江学者奖励计划"自然地理学特聘教授，同年获国家杰出青年基金资助。

周力平教授主要从事第四纪地质与环境，特别是全球变化、考古与第四纪年代学和同位素应用的研究。八十年代末以来，他在磁学的地学应用、沉积物释光年龄测定方法和黄土年代地层学等方面取得了一些较有影响的进展。他率先用矿物磁学的实验证明了土壤成因的超顺磁磁性矿物在第四纪古土壤中的存在，揭示了黄土/古土壤磁性变化的主要原因，为利用第四纪沉积物，特别是广泛分布于欧亚大陆的黄土记录的磁性变化研究古环境提供了依据。这一成壤磁性增强模式已被应用在不同地区、不同时代和不同类型的沉积物和古环境研究中。在释光测年方法的基础和应用的研究中，他在解释普遍观察到的热释光年龄偏低现象与实验室光晒退引起的辐射灵敏度变化的关系、发展提高黄土光释光测年精确度的方法等方面做出了贡献。他对中亚黄土的热释光特性和测年的系统研究彻底纠正了前苏联第四纪地层的年代学框架，使该地区的古气候研究与国际接轨成为可能，为认识中亚粉尘的堆积与全球气候变化的关系提供了依据。通过合作，他还对美国、希腊和以色列等地区的黄土、红土进行了释光年代学的研究，为解决有关的区域性第四纪和考古问题提供了关键性的年代证据。他最近与剑桥大学沙克尔顿教授合作，明确提出了黄土磁性记录过程中存在万年级"错位"效应的剩磁形成模式，为解决海、陆地层和古气候记录中古地磁界限存在层位差异的难题提供了新的思路。

周力平教授回到母校任教后，除了继续从事古环境代用指标和第四纪古气候事件的年代学和发生机制的研究以外，他致力于地学与其它学科的交叉和合作，积极推动我校加速器质谱和高精度同位素测量在地球和环境科学研究中应用等研究。同时，他正与学生们一起开展北京沙尘潜在源区物质的地球化学特性以及北京周边沙丘活动的地貌发育史的研究。

周力平教授现为三个国际专业期刊的编委会成员，并担任国际第四纪联合会黄土委员会秘书和中国第四纪科学委员会年代学专业委员会秘书长。他还是剑桥大学中国校友会的主要联系人之一。

编辑：尧华