研究目的
研究超精细结构对钚在共振激光-次级中性粒子质谱法中的影响,重点关注相对激光束偏振对同位素比精度及所得离子信号整体效率的影响。
研究成果
研究表明,相对激光束偏振对钚的同位素信号存在普遍影响——由于超精细结构作用,偶数同位素会出现轻微低估,奇数同位素则会被高估。该发现表明,在采用共振激光SNMS技术进行高精度同位素比测量时,必须谨慎选择相对偏振状态和参考材料。
研究不足
该研究强调了激光束相对偏振对同位素分馏的影响,但指出偏振变化和长光路引入的空间位移可能影响溅射云与激光束焦点的重叠。此外,钛宝石激光器的光谱宽度可能导致某些同位素的电离率降低。
1:实验设计与方法选择
该研究采用共振电离质谱法(RIMS),结合商用二次离子质谱仪中初始离子束的空间分辨溅射技术,实现同位素及同量异位素的选择性分析。重点研究了激光SNMS中相对激光偏振对钚同位素分馏的影响。
2:样品选择与数据来源
使用含已知量铀钚同位素的混合氧化物(MOX)燃料样品,该样品由溶解于0.1M硝酸溶液的MOX燃料制备而成。
3:实验设备与材料清单
实验装置包含三台独立泵浦的钛宝石(Ti:Sa)共振电离激光器、波长计WS6-600、倍频Nd:YAG激光器、改装商用TOF.SIMS5质谱仪(配备Bi纳米探针)以及反射式飞行时间(TOF)质量分析器。
4:实验流程与操作步骤
激光束在样品上方实现时空重叠,各激光偏振轴相对于首束激光单独调节。针对钚共振能级测试了两种激发方案。
5:数据分析方法
将rL-SNMS获得的同位素比值与ICP-MS参考比值进行对比,分析相对激光偏振对同位素信号的影响。
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wavelength meter
WS6-600
HighFinesse
Controls the wavelengths of the Ti:Sa lasers.
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Nd:YAG laser
DM60-532
Photonics Industries
Pumps the Ti:Sa lasers at 10 kHz and 532 nm.
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delay generator
DG645
SRS
Used for temporal overlap of the three lasers with 5 ns precision.
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titanium:sapphire (Ti:Sa) lasers
Used for resonance ionization in the resonant laser-SNMS system.
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TOF.SIMS5
IONTOF GMBH, Münster
A modified commercial spectrometer equipped with a Bi Nanoprobe for sputtering and a reflectron type time of flight (TOF) mass analyzer.
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