激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱测定铀颗粒物中铀全同位素比值

建立了铀颗粒物中铀全同位素比值的分析方法,采用双面胶带装载铀颗粒物样品,优化激光烧蚀-多接收电感耦合等离子体质谱的运行参数,用标准样品交叉法校正质量分馏和探测器检测效率,测定了粒径几十微米的铀标准物质CRM124-1、GBW04234和GBW04238中铀全同位素比值.本方法对铀颗粒物中235U/238U、234 U/235U和236 U/235U测量的相对实验标准不确定度分别小于0.050％,1.7％和1.8％,测量结果与参考值在不确定度范围内符合.研究表明,本方法可快速、准确、高精度地测定铀颗粒物中铀全同位素比值.     

用于原子能级结构研究的激光共振电离光谱系统

激光共振电离光谱技术是一种利用一路或多路激光将待测原子选择性共振激发与电离,通过测量离子信号来研究原子能级结构的光谱技术。研建了一套激光共振电离光谱装置,用于原子高激发态能级结构参数的测量。分别从该装置的总体结构、关键技术和应用实例等方面进行了详细介绍。该套装置主要包括高调谐精度的染料激光器系统、高效的激光离子源系统和高分辨率的飞行时间质量分析器。染料激光器系统包括3台多纵模可调谐染料激光器和1台单纵模可调谐染料激光器,均为脉冲工作方式,重复频率为10 kHz,泵浦源均为532 nm的Nd∶YAG固体激光器。激光离子源系统包括原子化源、激光与原子相互作用区和离子光学透镜组三部分组成,样品在原子化源中被电加热实现原子化,喷射出的原子被激光选择性激发、电离,产生的离子被离子传输透镜整形成能量分散小、束窄的离子束。飞行时间质量分析器采用了反射式结构设计、脉冲垂直推斥技术和偏转板调节技术。利用此装置,实验测定了U原子的自电离态光谱,获得了U原子一条较佳的三色三光子共振电离路径,对应激光的波长分别为591.7,565.0和632.4 nm。此系统还可用于测量同位素位移和原子超精细结构等参数。另外,由于此系统中联用了质量分析器,因此可用于样品多元素分析、痕量元素分析、同位素丰度分析。     

激光共振电离质谱法测量锡的同位素比

采用实验室研制的激光共振电离质谱仪,建立了锡(Sn)同位素的激光共振电离质谱分析方法.测量了锡原子的自电离态光谱,确认了锡的一条三色三光子共振电离路径,其各步激发/电离的激光波长分别为λ1=286.4 nm、λ2=811.6 nm、λ3=823.7 nm;通过将样品与氧化石墨烯溶液混合制样,有效提高了锡样品的电热原子化效率,1μg锡的总探测效率达到3×10-5以上,是直接滴样方式的4.5倍左右.采用本方法对锡、锑、硫(1:1:1,m/m)混合模拟样品进行测试,实现了锡的选择性电离,有效避免了测量过程中锑、硫对锡的同量异位素干扰,样品中主要同位素比116 Sn/120 Sn,117 Sn/120 Sn,118 Sn/120 Sn和119 Sn/120 Sn测量的相对标准偏差均°1%.结果表明,本方法能够有效解决TIMS、ICP-MS等商业质谱仪在锡同位素质谱分析过程中的同量异位素干扰难题,有望应用于反应堆乏燃料中裂变产物121m Sn、126 Sn的测量.     

多接收电感耦合等离子体质谱在单个铀颗粒物分析中的应用研究

为准确地获取单个铀颗粒物中具有核保障监督和核取证意义的铀同位素组成信息和~(230)Th/~(234)U比值,本研究基于多接收电感耦合等离子体质谱(MC-ICP-MS),建立了不同粒径铀颗粒物中铀同位素比值的测量方法和不经化学分离纯化流程的~(230)Th/~(234)U分析技术。在评估铀钍本底的基础上,采用外标法校正同位素的质量分馏效应,进样0.40 ng/g的天然铀工作溶液跳峰测量离子计数器检测效率,使用已知铀钍比例的标样校正铀钍响应差异,完成分析方法的不确定度评估。结果表明,化学处理过程引入的~(238)U和~(232)Th分别小于8×10~(-5)ng和1.5×10~(-3)ng,MC-ICP-MS对粒径0.5~5.0μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度3.6%(k=2),主要来自本底扣除引入的不确定度和B类不确定度;对粒径5μm铀颗粒物中~(235)U/~(238)U测量的相对扩展不确定度0.2%(k=2),主要来自法拉第杯检测器对弱信号测量的不确定度;对更大粒径铀颗粒物中~(234)U/~(235)U和~(236)U/~(235)U测量的相对扩展不确定度分别小于3.5%和3.8%(k=2),主要来自B类不确定度。不经铀钍分离纯化流程,MC-ICP-MS可测得粒径几十微米铀颗粒物中~(230)Th/~(234)U比值信息,并诊断浓缩铀颗粒物生产年龄。