[其他]测量铀同位素位移光谱的方法和装置

说明书

一种测量铀同位素位移光谱的光电流光谱方法和装置。采用双光路均测待测信号的检测系统，把一束可调谐染料激光分成两路，把²³⁸↑Ｕ和²³⁵Ｕ同位素空心阴极灯分别置于双光路中，激光按波长扫描共振辐照双灯，先后产生²³⁵Ｕ和²³⁵Ｕ的两个光电流强信号，信号经放大后合并记录由该二强信号形成的同位素位移光谱。显著地提高了测定灵敏度与准确度。并可测量单光路法不能测量的零位移光谱。

测量铀同位素的高分辨位移光谱，目前多采用原子束光谱法（1）。该方法的分辨率和准确度高，但设备复杂昂贵，操作繁复。特别是对于铀的高温腐蚀和放射性污染问题更难解决。近年来，美国LosAlamos实验室的R.A.Keller等（2）提出用光电流光谱法测量铀同位素位移光谱。用天燃铀空心阴极灯测量²³⁸U-²³⁵U位移光谱获得成功。但由于同位素丰度相差悬殊，丰度高的同位素谱线强，丰度低的同位素谱线弱，严重影响测量的灵敏度与准确度。特别是采用的单光路测量系统还不能测量两种同位素的零位移光谱。

本发明的目的就是为了改进光电流光谱法单光路系统测量铀同位素位移光谱受同位素丰度的限制，以及不能测量零位移光谱的不足，进一步提高测量铀同位素位移光谱的灵敏度与准确度。

本发明采用一种双光路均测待测信号的测量方法。把一束可调谐染料激光分成两束，把²³⁸U和²³⁵U同位素空心阴极灯分别置于双光路中。激光按波长扫描共振辐照双灯，先后产生该二同位素的两个光电流强信号。信号经放大后合并记录由该二强信号形成的位移光谱。并且双光路法还能测量同位素零位移光谱。为此可分别挡住双光路中的一路，分别测定二同位素谱线的波长，波长定标相同即为零位移。在测量过程中，如果双光路中一路信号过强，可用调节该路的激光强度，空心阴极灯放电电流或锁定放大器灵敏度等参数，获得信号强度适中的光电流光谱。

实施本方法采用的装置方框图如图1。该装置是一个双光路均测待测信号的检测系统。用可调谐染料激光器（10）作光源，用分束器（17）把激光平均分成两束，在双光路中装有²³⁸U和²³⁵U同位素空心阴极灯（6、8），用两台锁定放大器（2、4）分别放大双灯产生的两个同位素强信号，最后用记录仪（3）合并记录由该二强信号形成的同位素位移光谱。

本方法测量铀同位素位移光谱，比目前采用的单光路光电流光谱法灵敏度和准确度高。特别是能够测量目前其它方法尚测不出的铀原子弱谱线（相对强度5～10）的位移光谱。并且，还能测量单光路法不能测量的零位移光谱。并且测得的位移光谱是连续的。要求样品必须是分离提纯的²³⁵U和²³⁸U并分别制成空心阴极灯形式。

附图说明：

图1，双光路光电流光谱装置方框图。

1、7空心阴极灯电源。2、4锁定放大器。

3 记录仪。5单色仪

6²³⁸U同位素空心阴极灯。

8²³⁵U同位素空心阴极灯。

9扫描电子仪。 10可调谐染料激光器。

11 泵浦激光器。12泵浦激光器电源。

13锁定放大器的参考信号。

14²³⁸U同位素的信号。

15²³⁵U同位素的信号。

16透镜。

17分束器。

18切光器。

19耦合电容。20镇流电阻。

21反射镜。

图2.铀弱线5856²³⁸U-²³⁵U位移光谱。