科研人員在研發(fā)針對粉末材料的LIBS分析技術(shù)方面取得階段性進展
近期,中國科學(xué)院近代物理研究所原子物理中心與東江實驗室的科研人員利用自主研制的激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS,Laser-Induced Breakdown Spectroscopy)實驗裝置開展了粉末材料LIBS信號隨堆積密度和堆積厚度的變化趨勢研究并取得階段性進展,相關(guān)科研成果發(fā)表在國際光譜學(xué)領(lǐng)域的?Journal of Analytical Atomic Spectrometry?期刊上。
加速器驅(qū)動先進核能系統(tǒng)(ADANES, Accelerator Driven Advanced Nuclear Energy System)是中國科學(xué)院近代物理研究所原創(chuàng)性提出的新一代核裂變能系統(tǒng)。?在ADANES的運行中,?采用LIBS技術(shù)實現(xiàn)乏燃料分離和燃料再生環(huán)節(jié)中燃料組分的非接觸式原位在線檢測,?對各機組的過程控制和優(yōu)化運行尤其重要。由于待測燃料是以粉末形態(tài)存在,勢必會引入源于粒徑、堆積密度、堆積厚度這三類關(guān)鍵粉末參數(shù)的復(fù)雜物理基體效應(yīng)。
科研人員成功揭示源于粒徑參數(shù)的基體效應(yīng)規(guī)律之后(J. Anal. At. Spectrom., 2021, 36, 1969;Phys. Rev. Applied, 2021,16, 024017),進一步開展粉末材料LIBS信號隨堆積密度和堆積厚度的變化趨勢研究。堆積密度實驗研究發(fā)現(xiàn)(見圖1):LIBS信號中的原子線強度敏感依賴于堆積密度(堆密度越大,線強度越大),然而離子線強度一直趨于恒定。堆積厚度實驗研究發(fā)現(xiàn)(見圖2):堆積厚度小于某一閾值時,LIBS信號中的原子/離子線強度均敏感依賴于堆積厚度(堆厚度越大,線強度越?。欢逊e厚度超過該閾值后,線強度趨于恒定??蒲腥藛T通過分析激光與粉末材料表面相互作用以及激光等離子體的產(chǎn)生與演化動力學(xué)過程驗證了上述實驗結(jié)果。
該項研究標(biāo)志著科研人員在推進用于ADANES中的乏燃料組分在線檢測技術(shù)研發(fā)方面取得了階段性進展,即完成了對影響該技術(shù)分析性能的關(guān)鍵物理基體效應(yīng)規(guī)律的系統(tǒng)性理解,并為下一步研制出性能優(yōu)良的在線檢測設(shè)備提供了相對完備的物理支撐。
該研究工作得到了先進能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實驗室、國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金的支持。
文章鏈接:https://doi.org/10.1039/D4JA00213J
https://doi.org/10.1039/D2JA00380E
圖1:原子/離子譜線強度隨粉末堆積密度的演化關(guān)系,其中 (龔書航/圖)
圖2:原子譜線強度隨粉末堆積厚度的演化關(guān)系(李亞舉/圖)
(原子物理中心? 供稿)
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