叶浩 黄印博 王琛 刘国荣 卢兴吉曹振松† 黄尧 齐刚 梅海平

1) (中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院 大气光学重点实验室, 合肥 230031)

2) (中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 合肥 230026)

3) (先进激光技术安徽省实验室, 合肥 230037)

4) (中国原子能科学研究院放射化学研究所, 北京 102413)

铀同位素比(235U/238U)高精度测量在核能安全领域具有重要的研究意义和应用价值, 本文基于高灵敏度可调谐吸收光谱技术, 结合脉冲激光烧蚀产生等离子体的样品处理方式, 实现了固体材料中235U和238U铀同位素比的高精度测量.实验测量选择λ = 394.4884 nm/394.4930 nm (vacuum)作为235U/238U分析线, 详细研究了缓冲气体及其压力对激光烧蚀等离子体中铀原子存在时间的影响.结果表明氦气作为缓冲气体更有利于铀原子吸收光谱测量.实验获得了测量铀原子吸收光谱的最佳测量条件, 并测量了235U含量分别为4.95%, 4.10%, 3.00%, 1.10%和0.25%的五种样品, 获得了235U和238U的高分辨率吸收光谱信号.不同含量样品吸收光谱测量与统计分析表明, 235U吸收信号的线性度良好, 拟合相关系数为0.989, 检测限为0.033% (3σ),吸收光谱测量重现性优于固定波长法.激光烧蚀结合可调谐吸收光谱技术适用于铀同位素比测量分析, 在核燃料的同位素快速分析方面有很大的应用潜力.

1 引 言

激光烧蚀(laser ablation, LA)是一种应用广泛的激光技术, 常用于脉冲激光沉积薄膜生长、纳米颗粒制造、激光切割及光谱分析的固体材料采样等[1-3].在应用于固体材料分析时, 激光烧蚀提……