[發(fā)明專利]非天然同位素豐度的元素濃度測(cè)量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110698833.X
• 申請(qǐng)日: 2021-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN113340978B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁幫宏;蘇冬萍;甘泉;羅婷;李順濤;張勁松;陳云明;李兵;王國(guó)華;姚亮;孫鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院
• 主分類號(hào): G01N27/626
• 分類號(hào): G01N27/626
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 唐邦英

本發(fā)明公開了非天然同位素豐度的元素濃度測(cè)量方法及系統(tǒng)，測(cè)量方法包括以下步驟：S1、標(biāo)準(zhǔn)配制：配制天然同位素豐度元素的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液B1～Bn；S2、參數(shù)調(diào)節(jié)；S3、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量：采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀分別測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)溶液B1～Bn中待測(cè)元素的全部同位素的計(jì)數(shù)率；S4：樣品測(cè)量：用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)量樣品溶液E中待測(cè)元素的全部同位素的計(jì)數(shù)率；S5、數(shù)據(jù)處理：計(jì)算樣品溶液中的元素濃度。本發(fā)明針對(duì)核行業(yè)的同位素富集元素和核反應(yīng)產(chǎn)物的元素濃度測(cè)量時(shí)，缺乏標(biāo)準(zhǔn)和參考物質(zhì)，現(xiàn)有方法存在靈敏度不高或單一方法難以快速測(cè)量的問題，首次將電感耦合等離子質(zhì)譜應(yīng)用于非天然同位素豐度元素濃度測(cè)量領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及核化學(xué)與放射化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及非天然同位素豐度的元素濃度測(cè)量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)是20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的無機(jī)元素和同位素分析測(cè)試技術(shù)，它以獨(dú)特的接口技術(shù)將電感耦合等離子體的高溫電離特性與質(zhì)譜計(jì)的靈敏快速掃描的優(yōu)點(diǎn)相結(jié)合而形成一種高靈敏度的分析技術(shù)。電感耦合等離子體質(zhì)譜具有靈敏度高、檢測(cè)限低、線性范圍寬、多元素同時(shí)分析、基體干擾小等優(yōu)點(diǎn)，可測(cè)定的元素幾乎覆蓋元素周期表中大部分元素，是一種具有廣闊前景的痕量(超痕量)無機(jī)多元素含量測(cè)定技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于環(huán)境和生命科學(xué)、地質(zhì)和考古學(xué)、醫(yī)學(xué)和食品、金屬合金和貴金屬、礦物油、核材料、高純物質(zhì)等領(lǐng)域。

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)量元素濃度時(shí)，采用相對(duì)測(cè)量法進(jìn)行定量分析，即通過與已知的標(biāo)準(zhǔn)或參考物質(zhì)比較，實(shí)現(xiàn)未知試樣中元素的定量分析。自然界出現(xiàn)的每種元素都有一個(gè)或幾個(gè)同位素，每個(gè)特定同位素離子給出的信號(hào)與該元素在試樣中的濃度呈線性關(guān)系。由于天然元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的種類齊全且易于獲取，使電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的相對(duì)測(cè)量方法可以廣泛應(yīng)用于核行業(yè)以外的各個(gè)領(lǐng)域。

在核行業(yè)中，核科學(xué)工作者將要分析以下兩種對(duì)象的元素濃度：一是人工將天然元素中的某同位素富集，制成濃縮元素，如富集²³⁵U的濃縮鈾、富集¹⁰B的濃縮硼、富集⁸⁸Sr的濃縮鍶等，這些元素中的同位素種類與天然一致，但其同位素豐度與天然不同；二是各種核反應(yīng)產(chǎn)物，如裂變產(chǎn)物、活化產(chǎn)物、衰變產(chǎn)物等，核反應(yīng)伴隨著原子核狀態(tài)發(fā)生變化或新的原子核的形成。核反應(yīng)后，元素的同位素組成會(huì)發(fā)生改變，甚至產(chǎn)生了新的非天然同位素，如²³³U、²³⁶U、⁶³Ni、⁸⁹Sr、³²P等。

核行業(yè)面臨的元素濃度分析對(duì)象，往往沒有與樣品同位素組成一致的標(biāo)準(zhǔn)或參考物質(zhì)。如核裂變后的鈾元素包含²³⁴U、²³⁵U、²³⁶U、²³⁸U，而天然鈾元素只有²³⁴U、²³⁵U、²³⁸U，核裂變的程度不同，鈾元素的同位素組成各異，不可能找到與待測(cè)樣品一致的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。此外，核工業(yè)要測(cè)量的多為人工制備的非天然同位素，核反應(yīng)的裝置和條件極其苛刻，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的制作要付出極大的代價(jià)，大多非天然同位素還具有放射性，其制備、運(yùn)輸、使用的要求嚴(yán)格，往往一“標(biāo)”難求。面對(duì)核行業(yè)的特殊應(yīng)用場(chǎng)景和標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)缺乏的現(xiàn)狀，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的使用受到極大限制，使核行業(yè)難以將這一具有優(yōu)勢(shì)的無機(jī)多元素測(cè)定技術(shù)進(jìn)行廣泛應(yīng)用。