由光学学会 研究人员开发了一种使用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析氢同位素的优化方法
他们使用2D光谱成像来追踪氢同位素在何时何地发出的辐射最强
该图像显示了一个2D光谱图像的例子，以及发射强度随着距离目标的不同距离而变化
信用:Sivanandan S
哈里拉尔，太平洋西北国家实验室 在一项新的研究中，研究人员报告了一种使用激光诱导击穿光谱(LIBS)分析氢同位素的优化方法
他们的新发现可以改进对氢和其他轻同位素的快速识别和测量，这对核反应堆材料和其他应用非常重要
LIBS在测量氢同位素方面很有前途，因为它不需要样品制备，并且可以通过相对简单的实验装置快速获得数据
然而，用这种分析技术来量化氢的浓度是有挑战性的
在光学学会(OSA)杂志《光学快报》上，来自太平洋西北国家实验室的研究人员表示，将具有超短脉冲的超快激光与特定环境条件相结合，有助于改善LIBS对工业重要合金中氢同位素的测量
这种优化技术可以更快地分析核反应堆堆芯中受到辐射的材料
“改进的氢同位素化学成像，就像我们在这项工作中所做的那样，可以用来监测为我们提供电力的核反应堆中材料的行为，”研究小组负责人西瓦南丹说
Harilal
“它对于开发下一代储氢材料也非常有价值，这种材料可以开发新能源技术，还可以用于分析暴露在水中时的材料腐蚀
" 测量同位素 在这项新工作中，研究人员努力寻找测量锆合金-4氢同位素的最佳条件
锆合金广泛用于核技术，包括作为压水堆核燃料棒的包壳
测量材料在反应堆运行过程中吸收了多少氢气对于了解材料性能非常重要
为了进行LIBS，使用脉冲激光在样品上产生等离子体
激光产生的等离子体发出的光是等离子体羽流中不同物种的特征，如离子、原子、电子和纳米粒子
使用LIBS探测特定同位素需要测量极窄的原子发射光谱
这对于氢等较轻元素的同位素来说是困难的，因为激光产生的等离子体的极端温度——10，000开尔文或更高——拓宽了谱线
在这项研究中，研究人员使用不同的激光产生等离子体，并测试不同的分析环境，在不同的等离子体产生条件下进行LIBS实验
他们使用空间和时间分辨的光谱成像或二维光谱成像，在等离子体产生后的不同时间和离样品的不同距离收集发射光
哈里拉尔说:“二维光谱成像让我们能够追踪氢同位素在何时何地发出的辐射最强。”
“由于等离子体羽流中存在多种物质及其瞬态性质，以空间和时间分辨的方式分析等离子体至关重要
" 超快最好 结果表明，超快激光产生的等离子体比传统纳秒激光产生的等离子体更适合氢同位素分析，并且在中等压力的氦气环境中产生等离子体提供了最佳的分析条件
哈里拉尔说:“氢存在于所有环境中，这使得使用任何分析技术来区分需要测量的氢和环境中的氢变得非常困难。”
“我们的结果表明，超快LIBS能够区分氢杂质和溶质氢
" 研究人员计划进行额外的研究，进一步优化超快激光在LIBS氢同位素分析中的应用
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