中國科研團隊成功實現激光光譜鋰同位素直接檢測

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中國科研團隊成功實現激光光譜鋰同位素直接檢測 - 俄羅斯衛星通訊社, 1920, 15.06.2026
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據科技日報報道,記者6月11日從蘭州大學獲悉,該校稀有同位素前沿科學中心、核科學與技術學院劉作業教授團隊在鋰同位素高精度分析技術研究中取得重要進展,首次在激光誘導擊穿光譜(LIBS)中同時實現鋰雙線結構及其同位素位移峰的完整分辨。相關成果發表在國際著名期刊《美國化學會志》上。
鋰同位素分析對核裂變系統安全運行和聚變燃料原位增殖至關重要。傳統質譜技術面臨高放射性污染、樣品基體複雜等挑戰。LIBS技術憑借遠程、實時等優勢成為核工業現場檢測的重要方向,但鋰特徵譜線易發生自吸收效應,掩蓋了僅約15皮米(pm)的同位素位移,長期制約其應用。
針對這一難題,研究團隊創新提出“時空介質協同調制LIBS(TSMM-LIBS)”技術方案。通過對時間、空間、介質環境三個維度的協同調控,實現對激光誘導高溫等離子體核心的主動調控,從根本上抑制自反轉效應。團隊首次定義“自反轉指標”用於定量表徵譜線畸變程度,並提出翼側恢復算法,成功將畸變的吸收凹陷反轉為有效發射峰,建立了從畸變信號中提取同位素信息的新策略。
作為核心突破,團隊首次在LIBS光譜中同時觀測到鋰同位素三重特徵峰。通過協同調制與基質稀釋,光譜半高寬被壓縮至25.65皮米(pm),斯塔克展寬降至3.87皮米(pm),實現了亞多普勒光譜分辨率。在定量分析方面,團隊建立了自吸收校正的有效濃度模型,交叉驗證均方根誤差低至0.041,性能偏差比高達6.561,遠高於行業優秀標準(>2.0)。
“這一技術突破為核聚變能源系統中氚增殖材料與核裂變反應堆冷卻劑的同位素高精度原位檢測提供了變革性技術路徑。”劉作業教授表示。該研究建立的遠程、原位、快速高精度分析框架,對於核材料循環管理、聚變堆氚增殖材料實時監測以及反應堆安全控制具有重要應用價值,為我國核聚變能源關鍵材料在線檢測提供了核心技術支撐。
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