热电离质谱全蒸发技术在钚同位素丰度测量中的应用

对影响热电离质谱全蒸发测量的主要因素进行研究,包括点样量、同质异位素的干扰等,并将全蒸发技术与传统测量技术测量IRMM-086的结果进行对比。结果表明,全蒸发技术可在更少的点样量下获得比传统测量法更佳的测量精度,当同位素比值大于10-4时,结果与标准值偏差小于2σ。在50 ng IRMM-086点样量下,全蒸发测量的^(240)Pu/^(239)Pu、^(241)Pu/^(239)Pu、^(242)Pu/^(239)Pu相对标准偏差分别为0.0068%、0.50%和0.83%。对于钚同位素比值分析,全蒸发测量技术可直接获得高精度、高准确度的测量结果。

Sn激光共振电离质谱分析中电离通道理论探讨

Sn激光共振电离质谱同位素分析中电离通道的选择非常关键.采用Dirac–Hartree–Fock(MCDHF)方法和相对论组态相互作用的Grasp VU原子结构计算程序,计算了Sn、Te原子的低激发态能级结构、光谱跃迁几率.通过对Sn质谱分析用灯丝样品进行热蒸发实验,确定了Sn原子在蒸发条件下基态能级粒子布局.结合理论计算跃迁数据和布局数据,从选择性电离角度出发,推荐了Sn激光共振电离质谱分析中Sn电离光谱通道.

真空渗碳铼带用于痕量铀同位素比的测量

离子化效率低是制约热电离质谱(TIMS)准确测量痕量铀同位素比的主要因素之一。对铼带进行渗碳处理能够增强铀的离子化效率,从而提高TIMS测量痕量铀的能力。本研究采用简易的渗碳装置,在不同条件下对铼带进行渗碳处理。采用全蒸发法测量痕量铀样品的离子化效率及同位素比,对比不同渗碳条件对离子化效率及质量歧视系数的影响。较优的渗碳条件为:苯蒸气压0.1Pa,渗碳电流2.5A,渗碳时间1h。采用这种铼带对10pg铀样品的离子化效率可达0.25%,约是双带法的5倍。对于10pg样品,235U/238U测量的外精度在1%以内,234U/238U、236U/238U测量的外精度小于5%。渗碳铼带还能够实现对1~2pg铀样品的测量,对1pg的CRM020A、2pg的IRMM184样品,235U/238U测量的外精度小于1%,234U/238U测量的外精度小于5%。

全蒸发-热电离质谱法的原理、技术和应用

全蒸发-热电离质谱法(total evaporation thermal ionization mass spectrometry,TE-TIMS)无需标准物质进行校正,即可获得高准确度同位素丰度比值测量结果,同时具有样品用量少、重复性高等优点,在核工业、环境、地质、计量学等领域逐渐获得了认可与应用。本文从全蒸发-热电离质谱法的原理、技术特点、研究进展和重要应用等方面对其进行了系统地评述,分析该方法在使用中的关键技术点,并对未来发展进行了展望。

铕浓缩同位素全蒸发-1012Ω高阻信号放大器的热电离质谱分析方法

浓缩同位素是校正质谱法、同位素稀释质谱法和双稀释剂法等同位素质谱分析技术的基础,其化学纯度及丰度量值的准确性直接影响着分析结果的准确性。但由于浓缩同位素中低丰度同位素的离子信号较难准确测量,且缺乏合适的标准物质校正,给高精准的同位素丰度分析带来挑战。本文建立了适用于微量铕浓缩同位素样品纯化的锌还原-萃取色层法,纯化后的151 Eu和153 Eu两种浓缩同位素纯度优于99.99%,有效消除了其他稀土元素杂质的干扰。通过采用1012Ω信号放大器的法拉第杯接收样品中的低丰度同位素离子信号,建立了铕浓缩同位素的全蒸发-热电离分析方法。两种浓缩同位素样品的主丰度测量结果分别为151 Eu 0.9683676(11)和153 Eu 0.9876851(21),测量重复性比1011Ω信号放大器的法拉第杯以及文献中校正质谱法的测量结果提高了3倍。

改良全蒸发技术测量铀同位素比

全蒸发热表面电离质谱(TE-TIMS)是测定铀主同位素比(^(235)U/^(238)U)最经典的方法,但受限于强峰拖尾等因素影响,次同位素比(^(234)U/^(238)U、^(236)U/^(238)U)的测量精密度不高,存在偏差。本工作研究目标动态加热程序、动态和静态相结合的接收程序、强峰拖尾校正、不同接收器效率校正、质量歧视校正等,建立了改良全蒸发-热表面电离质谱技术(MTE-TIMS)高精度测定铀同位素比的方法,通过测试标准物质验证方法的准确性和可靠性。结果表明:采用MTE-TIMS法测量^(235)U丰度为2%的铀样品,其^(235)U/^(238)U、^(234)U/^(238)U和^(236)U/^(238)U的方法精密度分别为0.024%、0.06%和0.19%,测量值与参考值的偏差分别为0.025%、0.19%和0.38%。

热电离质谱法测定国际比对氧化铀芯块中的铀同位素比值

采用全蒸发-热电离质谱技术测量了国际比对二氧化铀样品中的铀同位素比值。比对结果表明,本实验室提交的^(234)U/^(238)U、^(235)U/^(238)U和^(236)U/^(238)U值与IAEA公布的参考值偏差分别为0.02%、-0. 003%和0. 97%,在实验室间分析测试能力评价中, Z (或ζ)分数分别是0.03(或0.05)、-0.05(或-0.07)和0.15(或0.25),均被评价为满意。

热表面电离源同位素丰度测量的理论模型

根据对热表面电离源同位素丰度测量过程中样品蒸发的微观研究 ,提出如下三条假设 :(1 )未被外层原子覆盖的原子才能蒸发 ;(2 )被外层原子覆盖的原子只能扩散不能蒸发 ;(3 )同位素原子的扩散几率与蒸发几率成正比。根据这三条假设建立了样品原子数的微分方程及边界条件 ,推导出了不同扩散系数的样品原子数的理论公式 ,从理论上讨论了熔融态、固态样品以及蒸发分解同时发生的样品同位素丰度比与样品消耗量间的关系。研究表明 :扩散系数 >1 0 -15m2 / s的样品同位素丰度比与样品消耗量的关系与 H.Kanno得出的结论相同 ,扩散系数 <5× 1 0 -2 1m2 / s的样品同位素丰度比与样品消耗量无关 ,等于实际值 ;