近期，實(shí)驗(yàn)室科研人員利用自主研制的激光誘導(dǎo)擊穿光譜（LIBS，Laser-Induced Breakdown Spectroscopy）實(shí)驗(yàn)裝置開(kāi)展了粉末材料LIBS信號(hào)隨堆積密度和堆積厚度的變化趨勢(shì)研究并取得階段性進(jìn)展，相關(guān)科研成果發(fā)表在國(guó)際光譜學(xué)領(lǐng)域的 Journal of Analytical?Atomic Spectrometry 期刊上。

加速器驅(qū)動(dòng)先進(jìn)核能系統(tǒng)(ADANES, Accelerator Driven Advanced Nuclear Energy System)是中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所原創(chuàng)性提出的新一代核裂變能系統(tǒng)。在ADANES的運(yùn)行中，采用LIBS技術(shù)實(shí)現(xiàn)乏燃料分離和燃料再生環(huán)節(jié)中燃料組分的非接觸式原位在線檢測(cè)，對(duì)各機(jī)組的過(guò)程控制和優(yōu)化運(yùn)行尤其重要。由于待測(cè)燃料是以粉末形態(tài)存在，勢(shì)必會(huì)引入源于粒徑、堆積密度、堆積厚度這三類關(guān)鍵粉末參數(shù)的復(fù)雜物理基體效應(yīng)。

科研人員成功揭示源于粒徑參數(shù)的基體效應(yīng)規(guī)律之后（J. Anal. At. Spectrom., 2021, 36, 1969；Phys. Rev. Applied, 2021,16, 024017），進(jìn)一步開(kāi)展粉末材料LIBS信號(hào)隨堆積密度和堆積厚度的變化趨勢(shì)研究。堆積密度實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖1）：LIBS信號(hào)中的原子線強(qiáng)度敏感依賴于堆積密度（堆密度越大，線強(qiáng)度越大），然而離子線強(qiáng)度一直趨于恒定。堆積厚度實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖2）：堆積厚度小于某一閾值時(shí)，LIBS信號(hào)中的原子/離子線強(qiáng)度均敏感依賴于堆積厚度（堆厚度越大，線強(qiáng)度越�。�；堆積厚度超過(guò)該閾值后，線強(qiáng)度趨于恒定。科研人員通過(guò)分析激光與粉末材料表面相互作用以及激光等離子體的產(chǎn)生與演化動(dòng)力學(xué)過(guò)程驗(yàn)證了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

該項(xiàng)研究工作由東江實(shí)驗(yàn)室和中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員聯(lián)合完成，標(biāo)志著科研人員在推進(jìn)用于ADANES中的乏燃料組分在線檢測(cè)技術(shù)研發(fā)方面取得了階段性進(jìn)展，即完成了對(duì)影響該技術(shù)分析性能的關(guān)鍵物理基體效應(yīng)規(guī)律的系統(tǒng)性理解，并為下一步研制出性能優(yōu)良的在線檢測(cè)設(shè)備提供了相對(duì)完備的物理支撐。