科学家成功地在单个粒子内检测到了氟和各种铀同位素。
美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)的研究人员在核材料探测方面取得了重大突破。
他们实现了对单个粒子内氟和铀的不同同位素的同时检测。
研究人员在新闻稿中表示，他们成为首批在单个粒子中同时检测到氟和不同铀同位素的人。
在同一粒子中检测出氟和铀对防止核扩散工作特别有价值。氟是将铀转化为可浓缩形式的关键元素，可用于包括核能在内的各种应用。
新闻稿指出：“由于氟对于将铀转化为适合浓缩的形式至关重要，因此将两种元素结合在一起可能有助于国际原子能机构(IAEA)的检查人员确定核材料的预期用途。”
两种技术的整合
由ORNL的 Benjamin Manard领导的研究团队采用这种创新方法分析了 40 个粒子。每个粒子的大小与红细胞相当，分析在五分钟内完成。
通过整合两种技术实现了快速分析：激光诱导击穿光谱 (LIBS) 和激光烧蚀多接收电感耦合等离子体质谱 (ICP-MS)。
第一种技术 LIBS 使用激光蒸发样品，产生等离子体。等离子体发出的光有助于识别氟等元素。
同时，第二种技术 ICP-MS 使用氦气将等离子体扫入质谱仪。这种质谱仪被加热到极高的温度，有助于识别铀同位素。
LIBS 告诉我们粒子中是否含有氟以及氟含量，而 ICP-MS 告诉我们存在的所有铀同位素。Manard 解释说，这种集成设备是一站式服务，可同时测量氟和铀同位素。
氟化铀酰的鉴别
通过这种方法鉴定出的一个重要指标是氟化铀酰，它是一种由铀、氧和氟组成的化合物。
氟化铀酰的检测可以指示特定的核过程，使其成为核不扩散的重点。
ORNL 合著者 Brian Ticknor强调说： “能够确定氟和铀的含量可以为您提供有关该粒子来自何处、产生该粒子的过程以及这些过程发生时间的更多信息。”
潜在的应用和未来的研究
虽然该技术最初是为了国家安全应用而开发的，但研究人员也看到了其在其他领域的广泛潜在用途。
蒂克诺断言，这种方法可能有助于电池技术、核反应堆燃料的开发以及环境科学的突破，例如了解微塑料如何在自然环境中移动并最终降解。
研究团队渴望进一步探索这项技术的能力。“如果我们能够区分其他类型的铀化合物，那将是非常酷和有趣的事情，”马纳德强调说。
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