由橡树岭国家实验室制作
ORNL分析化学家将微萃取探针连接到质谱仪上，用于测量来自环境扫描的铀同位素比率
信用:卡洛斯琼斯/ORNL，美国
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能源之王 美国能源部橡树岭国家实验室的分析化学家开发了一种快速方法，可以测量在环境扫描中收集的铀和钚的同位素比率，这可能有助于国际原子能机构的分析人员发现未申报的核活动或核材料的存在
ORNL的本杰明·马纳德说:“这种方法建立在商用微萃取探针的基础上，可以直接对固体进行采样，然后将分析物从表面提取到流动的溶液中。”
他领导了概念验证研究，证明这种取样机制在提取锕系元素物质(例如
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铀和钚)
这篇论文成为了《分析化学》杂志的封面
这项创新可以帮助国际原子能机构的分析实验室网络，或NWAL，包括ORNL，分析从世界各地的设施收集的样本
DOE NWAL协调员和合著者Brian Ticknor说，“微萃取方法，如果达到合适的精度和准确度，可以实现更高的样品通量和更快的周转时间
" Advion的Plate Express产品中的笔大小的微萃取探针使用“湿真空”来从扫动表面移动物质
马纳德的团队将探测器连接到一个仪器上，该仪器将提取的物质置于等离子体中，等离子体是一种比太阳表面更热的电离气体，并测量样品产生的离子的质荷比
“这确实是一个综合系统，”马纳德说
分析师在提取台上轻扫，选择感兴趣的区域，然后按下按钮启动该过程
微萃取探针下降到刷片上，将其密封在载物台表面，并输送酸性溶剂，溶解刷片中存在的任何锕系元素
然后含有锕系元素的溶液进入质谱仪进行分析
他说:“只需点击一个按钮，你就能从一次滑动的固体样本进入同位素测量。”
利用这种新颖的方法来分析固体，ORNL的合著者凯龙·罗杰斯制作了一系列包含不同量参考标准的刷样
该小组能够探测到50微微克的铀——比一粒沙子轻8000万倍
此外，研究人员对核参考材料中元素的主要和次要同位素的比率进行了精确和精确的测量
在随后的研究中，他们将该技术应用于钚的分析
ORNL的系统从刷卡中提取固体，用等离子炬将其电离，并用质谱仪测量其离子的质荷比
信用:杰米·贾尼加和米歇尔·雷曼/ORNL，美国
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能源之王 马纳德说:“这种方法的好处可以超越核材料分析，扩展到许多需要直接元素分析的应用。”
传统上，在酸消化和长时间的化学分离之前，分析师会在熔炉中对样品进行灰分检测
从灰化到分析的过程通常需要30天
“这个项目的目标是减少开始时的步骤——灰化和溶解，”马纳德说
“如果我们可以直接对刷卡进行采样，我们就不必经历试图将刷卡变成液体的过程
" 研究人员在ORNL的超痕量法医科学中心工作，这是一个服务中心和研究机构，提供专业知识和最先进的无机质谱仪器
该实验室化学和同位素质谱小组负责人、合著者科尔·赫克塞尔说:“这个项目汇集了在ORNL开发的想法和技术，可以为环境采样方法带来下一个革命性的变化。”
研究人员对未来两年将进行的实验感到兴奋，这些实验将检验该方法的多功能性
由合著者沙莉娜·梅茨格领导的创新方法是在微萃取探针和质谱仪之间放置色谱柱，让含锕系元素的溶液流经连接管
尽管该柱允许铀流过，但它会保留钚，以备以后洗脱和测量
该方法将提高元素灵敏度和识别度
在研究过程中，研究人员发现硝酸会降解微萃取探头
未来的实验将寻求优化提取各种化学形式锕系元素的溶剂条件
马纳德说:“我们还利用ORNL独特的3D打印设备，用更耐提取溶剂的聚合物制造组件。”
最终，ORNL的研究人员希望开发出区分刷卡收集的单个分析物的能力，以提供被检查设施活动的整体快照
他们的耦合微萃取和质谱方法显示出作为一种革命性的方法来实现这一愿望的希望
马纳德的团队希望未来几年的研究将证明是富有成效的，并将这一目标变为现实
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