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我科研团队成功实现激光光谱锂同位素直接检测
2026年06月12日 10:18:02
来源：化工仪器网 点击量：3994
近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院刘作业教授团队在锂同位素高精度分析技术研究中取得重要进展，首次在激光诱导击穿光谱(LIBS)中同时实现锂双线结构及其同位素位移峰的完整分辨。
锂同位素分析对核裂变系统安全运行和聚变燃料原位增殖至关重要。传统质谱技术面临高放射性污染、样品基体复杂等挑战。LIBS技术凭借远程、实时等优势成为核工业现场检测的重要方向，但锂特征谱线易发生自吸收效应，掩盖了仅约15皮米(pm)的同位素位移，长期制约其应用。
就在近日，兰州大学稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院刘作业教授团队在锂同位素高精度分析技术研究中取得重要进展，首次在激光诱导击穿光谱(LIBS)中同时实现锂双线结构及其同位素位移峰的完整分辨。相关成果发表于《美国化学会志》。
研究团队创新提出“时空介质协同调制LIBS(TSMM-LIBS)”技术方案。通过对时间、空间、介质环境三个维度的协同调控，实现对激光诱导高温等离子体核心的主动调控，从根本上抑制自反转效应。团队首次定义“自反转指标”用于定量表征谱线畸变程度，并提出翼侧恢复算法，成功将畸变的吸收凹陷反转为有效发射峰，建立了从畸变信号中提取同位素信息的新策略。
作为核心突破，团队首次在LIBS光谱中同时观测到锂同位素三重特征峰。通过协同调制与基质稀释，光谱半高宽被压缩至25.65皮米(pm)，斯塔克展宽降至3.87皮米(pm)，实现了亚多普勒光谱分辨率。在定量分析方面，团队建立了自吸收校正的有效浓度模型，交叉验证均方根误差低至0.041，性能偏差比高达6.561，远高于行业优秀标准(>2.0)。
“这一技术突破为核聚变能源系统中氚增殖材料与核裂变反应堆冷却剂的同位素高精度原位检测提供了变革性技术路径。”刘作业教授表示。
该研究建立的远程、原位、快速高精度分析框架，对于核材料循环管理、聚变堆氚增殖材料实时监测以及反应堆安全控制具有重要应用价值，为我国核聚变能源关键材料在线检测提供了核心技术支撑。
下一步，研究团队将继续推进该技术的工程化开发，推动其在核工业现场检测及其他稀有同位素分析领域的实际应用，助力我国核能领域原位同位素检测技术升级发展。
素材来源：科技日报
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