顆粒材料激光誘導(dǎo)擊穿光譜分析技術(shù)研發(fā)獲進(jìn)展

中國科學(xué)院近代物理研究所科研人員和合作者利用自主搭建的顆粒LIBS實(shí)驗裝置，以銅微顆材料為例，開展了微顆粒材料的LIBS信號隨粒徑和激光通量的變化趨勢研究。

加速器驅(qū)動先進(jìn)核能系統(tǒng)(ADANES)是中科院近代物理研究所在“未來先進(jìn)核裂變能-ADS嬗變系統(tǒng)”先導(dǎo)專項實(shí)施過程中原創(chuàng)提出的一種先進(jìn)核能系統(tǒng)。在ADANES系統(tǒng)的運(yùn)行中，采用激光誘導(dǎo)擊穿光譜(LIBS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)各功能環(huán)節(jié)核燃料的原位實(shí)時定量檢測，對各機(jī)組的實(shí)時控制和優(yōu)化運(yùn)行尤其重要。LIBS技術(shù)拓展應(yīng)用到ADANES系統(tǒng)，由于面對的核燃料是以微顆粒松散堆積的形態(tài)存在，勢必會引入與粒徑相關(guān)的未知基體效應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，粒徑對LIBS信號質(zhì)量的影響(簡稱粒徑效應(yīng))充分依賴于激光通量，且在限定的激光通量范圍內(nèi)可忽略；此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)一臨界粒徑，當(dāng)粒徑超過和低于該臨界值時，粒徑效應(yīng)遵循了截然不同的行為。科研人員將微顆粒材料看作具有非牛頓流體性質(zhì)的一類軟物質(zhì)，很好地解釋了上述實(shí)驗觀察。該研究識別了一類源于粒徑依賴的材料力學(xué)性質(zhì)的新基體效應(yīng)，刷新了人們對顆粒材料LIBS分析技術(shù)的認(rèn)識。研究結(jié)果為下一步構(gòu)建原位分析顆粒材料的LIBS樣機(jī)提供了重要的參考數(shù)據(jù)和科學(xué)依據(jù)。該研究工作得到了先進(jìn)能源科學(xué)與技術(shù)廣東省實(shí)驗室和國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的支持。

(來源：中國科學(xué)報)