激光燒蝕-吸收光譜測量鈾同位素比實驗研究*

葉浩 黃印博 王琛 劉國榮 盧興吉曹振松? 黃堯 齊剛 梅海平

1) (中國科學院合肥物質科學研究院安徽光學精密機械研究所, 中國科學院 大氣光學重點實驗室, 合肥 230031)

2) (中國科學技術大學研究生院科學島分院, 合肥 230026)

3) (先進激光技術安徽省實驗室, 合肥 230037)

4) (中國原子能科學研究院放射化學研究所, 北京 102413)

鈾同位素比(235U/238U)高精度測量在核能安全領域具有重要的研究意義和應用價值, 本文基于高靈敏度可調諧吸收光譜技術, 結合脈沖激光燒蝕產生等離子體的樣品處理方式, 實現了固體材料中235U和238U鈾同位素比的高精度測量.實驗測量選擇λ = 394.4884 nm/394.4930 nm (vacuum)作為235U/238U分析線, 詳細研究了緩沖氣體及其壓力對激光燒蝕等離子體中鈾原子存在時間的影響.結果表明氦氣作為緩沖氣體更有利于鈾原子吸收光譜測量.實驗獲得了測量鈾原子吸收光譜的最佳測量條件, 并測量了235U含量分別為4.95%, 4.10%, 3.00%, 1.10%和0.25%的五種樣品, 獲得了235U和238U的高分辨率吸收光譜信號.不同含量樣品吸收光譜測量與統計分析表明, 235U吸收信號的線性度良好, 擬合相關系數為0.989, 檢測限為0.033% (3σ),吸收光譜測量重現性優于固定波長法.激光燒蝕結合可調諧吸收光譜技術適用于鈾同位素比測量分析, 在核燃料的同位素快速分析方面有很大的應用潛力.

1 引 言

激光燒蝕(laser ablation, LA)是一種應用廣泛的激光技術, 常用于脈沖激光沉積薄膜生長、納米顆粒制造、激光切割及光譜分析的固體材料采樣等[1-3].在應用于固體材料分析時, 激光燒蝕提……