鈾元素的激光誘導擊穿光譜測量分析

張志威，邱 榮*，姚胤旭，萬 情，潘高威，史晉芳

1.西南科技大學極端條件物質特性聯合實驗室，四川 綿陽 621010 2.西南科技大學理學院，四川 綿陽 621010 3.陸軍勤務學院教研保障中心，重慶 401331

引 言

人類對核能的利用和開發處在快速發展期，但是核泄漏事故對生物和環境產生的危害極其嚴重，所以，對核素的快速監測和定量分析具有重要意義[1]。如今，對環境污染檢測，主要采用原子吸收光譜[2]、電感耦合等離子體光譜[3]、X射線熒光[4]等方法，這些方法均需采樣和制樣，不能做到快速、在線和實時監測。激光誘導擊穿光譜技術(laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)，通過高能脈沖激光激發產生等離子體來分析樣品的元素組成，與傳統技術相比，具有無需制樣、檢測速度快、可在線實時檢測等優點，已廣泛應用于爆炸物[5]、古董及藝術品鑒定[6]、土壤污染檢測[7]和核工業分析[8]等領域。雙脈沖LIBS技術，能靈活選擇激光波長、脈沖能量、延遲時間及脈沖組合方式等參數，從而有效提高特征譜線強度和信噪比，現已得到廣泛研究。Patrick J.Skrodzki等[9]利用波長1 064 nm的Nd∶YAG激光作為預脈沖與波長10 600 nm的TEA CO2激光作為再加熱脈沖對鈾樣品進行激發，相比單脈沖，該雙脈沖激發方案使鈾元素的信號強度、信背比、信噪比分別增強4倍、1.7倍、1.5倍。Han等[10]用LIBS技術分析熔融狀態下氯化鋰中的鈾元素濃度，檢測限(limit of detection, LOD)為0.094 2 Wt%，證明了LIBS技術在高溫下檢測鈾元素的可行性。董博等[11]利用光電雙脈沖LIBS技術對鋁合金中的鉻元素進行分析，其檢測限達到了8.8 mg·kg-1。王祥麗[12]等開展了LIBS定量分析氣體采樣濾膜中鈾含量的研究，結果表明鈾含量的測量值與標準樣品的測量值相對標準偏差小于20%，RSD小于10%。……