[发明专利]一种激光共振电离质谱测试用钚源的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射监测技术领域，涉及一种激光共振电离质谱测试用钚源的制备方法。

背景技术

核试验、核设施、核事故及以Pu为能源的卫星在重返地球烧毁时向环境释放了相当量的Pu，大约在1.86×10¹⁶Bq以上，其中主要来自大气层核试验。环境中Pu主要有²³⁸Pu、²³⁹Pu和²⁴⁰Pu等同位素，以²³⁹Pu为主。Pu可通过吸入、摄入及渗入等途径进入人体，造成危害；不同用途和来源的Pu同位素组成不同。因此研究环境中Pu的监测技术对核环境评价及Pu的源项分析有重要意义。

Pu的常用分析方法为化学分离后制成电沉积源，用α半导体谱仪测量。由于环境中Pu的含量极微，用该法分析一个样品需十几天甚至更长时间，且由于²³⁹Pu和²⁴⁰Pu衰变产生的α粒子能量相近，α半导体谱仪难以分辨，而无法给出它们的比值。ICP-MS的灵敏度高，分析速度快，但其并非没有干扰。用其分析环境样品中的Pu时，主要存在铀氢复合离子及铀大峰拖尾的干扰。即使采用化学手段进行分离，样品中铀的残余量仍然影响同位素比值的准确测量。

激光共振电离质谱(RIMS)，是近十几年发展起来的一种新兴的分析手段，是激光共振电离谱学(RIS)与质谱(MS)技术相结合的产物。这种新型的质谱分析方法主要由原子束源、可调谐激光器系统和质谱计系统组成。原子束源提供样品处于基态的中性原子束，激光器系统产生特定频率的激光束。通过原子束与激光束交叉碰撞，使原子实现共振激发电离，电离后产生的离子进入质谱系统，进行进一步质量筛选，从而获得需要的样品信息。共振电离的基本特征就是原子的特定能级对特定能量光子的共振吸收过程，即用一个频率或几个不同频率的激光束将待测原子从基态逐阶地共振激发到激发态，再进一步通过吸收能量使其电离。通常在实际分析工作中，可根据被分析元素原子的电离电位和存在的不同激发能级，结合某些激光器的可调谐频率范围，实现各种不同类型的多色多光子共振电离过程。这就从电离机理上根本解决了传统质谱难以克服的问题——同量异位素干扰，使在大量同量异位素干扰下，超痕量同位素分析成为可能，这是其他分析手段所望尘莫及的。并且，对于同一元素的不同同位素在原子的精细结构上也存在差别，通过激光频率调节的选择性激发电离，使得RIMS不仅在分离同量异位素方面效果显著，而且非常适合于同位素之间的分离和分析。因此该分析方法可以有效解决质谱分析方法中同量异位素干扰和相邻高丰度核素质谱峰拖尾干扰两大难题，成为环境样品中痕量Pu同位素分析的首选方法。

如前所述，不同于普通质谱，开展激光共振电离质谱分析，必须首先使样品有效转化为原子，且一般说来是基态原子。通过原子束与激光束交叉碰撞，使原子发生共振激发光电离，产生的离子经磁场偏转后进入探测器。所以在激光共振电离质谱分析过程中，样品的原子化是非常重要的，它直接决定了生成原子的数量和质量，对激光共振电离质谱测量的探测灵敏度起到至关重要的作用。

由于Pu样品的特殊性，在早期的研究过程中原子化的方式借用过热电离质谱仪(TIMS)测试中的原子化的方法。如树脂珠技术法，是将Pu先吸附在树脂珠上，然后转移至铼带上进行加热；再如现在普遍采用的是直接涂样法，是用毛细管将样品滴至铼带上以后，加热蒸干。但是树脂珠的耐热性能不够好，且容易生成PuC等难于分解的Pu的化合物；直接涂样时则容易在涂样和转移的过程中发生Pu丢失。更重要的是，两种方法中Pu样品是以离子化合物形式直接暴露在系统中，低温加热就能导致其快速蒸发，并且大部分样品直接转化为离子而非原子，因此导致原子化效率低，直接影响到测量的探测灵敏度达不到环境样品中痕量Pu的分析要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光共振电离质谱测试用钚源的制备方法，以能够减少钚源制备过程中钚的丢失，防止PuC等难分解的Pu的化合物的生成，并提高钚的原子化效率，防止钚离子的形成。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种激光共振电离质谱测试用钚源的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤，

电沉积：在铼带上电沉积氧化钚；

真空蒸镀钛：在电沉积了氧化钚的铼带上蒸镀金属钛。