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我科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)激光光譜鋰同位素直接檢測(cè)
2026年06月12日 10:18:02
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 點(diǎn)擊量：3178
近日，蘭州大學(xué)稀有同位素前沿科學(xué)中心、核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉作業(yè)教授團(tuán)隊(duì)在鋰同位素高精度分析技術(shù)研究中取得重要進(jìn)展，首次在激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰雙線結(jié)構(gòu)及其同位素位移峰的完整分辨。
鋰同位素分析對(duì)核裂變系統(tǒng)安全運(yùn)行和聚變?nèi)剂显辉鲋持陵P(guān)重要。傳統(tǒng)質(zhì)譜技術(shù)面臨高放射性污染、樣品基體復(fù)雜等挑戰(zhàn)。LIBS技術(shù)憑借遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)等優(yōu)勢(shì)成為核工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的重要方向，但鋰特征譜線易發(fā)生自吸收效應(yīng)，掩蓋了僅約15皮米(pm)的同位素位移，長(zhǎng)期制約其應(yīng)用。
就在近日，蘭州大學(xué)稀有同位素前沿科學(xué)中心、核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉作業(yè)教授團(tuán)隊(duì)在鋰同位素高精度分析技術(shù)研究中取得重要進(jìn)展，首次在激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)中同時(shí)實(shí)現(xiàn)鋰雙線結(jié)構(gòu)及其同位素位移峰的完整分辨。相關(guān)成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》。
研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出“時(shí)空介質(zhì)協(xié)同調(diào)制LIBS(TSMM-LIBS)”技術(shù)方案。通過(guò)對(duì)時(shí)間、空間、介質(zhì)環(huán)境三個(gè)維度的協(xié)同調(diào)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)激光誘導(dǎo)高溫等離子體核心的主動(dòng)調(diào)控，從根本上抑制自反轉(zhuǎn)效應(yīng)。團(tuán)隊(duì)首次定義“自反轉(zhuǎn)指標(biāo)”用于定量表征譜線畸變程度，并提出翼側(cè)恢復(fù)算法，成功將畸變的吸收凹陷反轉(zhuǎn)為有效發(fā)射峰，建立了從畸變信號(hào)中提取同位素信息的新策略。
作為核心突破，團(tuán)隊(duì)首次在LIBS光譜中同時(shí)觀測(cè)到鋰同位素三重特征峰。通過(guò)協(xié)同調(diào)制與基質(zhì)稀釋?zhuān)庾V半高寬被壓縮至25.65皮米(pm)，斯塔克展寬降至3.87皮米(pm)，實(shí)現(xiàn)了亞多普勒光譜分辨率。在定量分析方面，團(tuán)隊(duì)建立了自吸收校正的有效濃度模型，交叉驗(yàn)證均方根誤差低至0.041，性能偏差比高達(dá)6.561，遠(yuǎn)高于行業(yè)優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)(>2.0)。
“這一技術(shù)突破為核聚變能源系統(tǒng)中氚增殖材料與核裂變反應(yīng)堆冷卻劑的同位素高精度原位檢測(cè)提供了變革性技術(shù)路徑。”劉作業(yè)教授表示。
該研究建立的遠(yuǎn)程、原位、快速高精度分析框架，對(duì)于核材料循環(huán)管理、聚變堆氚增殖材料實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)以及反應(yīng)堆安全控制具有重要應(yīng)用價(jià)值，為我國(guó)核聚變能源關(guān)鍵材料在線檢測(cè)提供了核心技術(shù)支撐。
下一步，研究團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)推進(jìn)該技術(shù)的工程化開(kāi)發(fā)，推動(dòng)其在核工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及其他稀有同位素分析領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用，助力我國(guó)核能領(lǐng)域原位同位素檢測(cè)技術(shù)升級(jí)發(fā)展。
素材來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)
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