專利名稱:測量同位素位移光譜的方法和裝置的制作方法
測量兩種同位素的高分辨位移光譜，目前多采用原子束光譜法〔1〕。該方法的分辨率和準確度高，但設備復雜昂貴，操作繁復。特別是測量鈾同位素對于鈾的高溫腐蝕和放射性污染問題更難解決。近年來，美國LosAlamos實驗室的R·A·Keller等〔2〕提出用光電流光譜法測量高分辨同位素位移光譜。并且用天然鈾空心陰極燈測量235U-238U位移光譜獲得成功。但由于同位素豐度相差懸殊，豐度高的同位素譜線強，豐度低的同位素譜線弱，嚴重影響測量的靈敏度與準確度。特別是采用的單光路測量系統(tǒng)還不能測量兩種同位素的零位移光譜。
本發(fā)明的目的就是為了克服上述大型原子束法設備復雜，特別是測量鈾同位素時鈾的高溫腐蝕和放射性污染等缺點;改進光電流光譜法單光路系統(tǒng)測量同位素位移光譜受同位素豐度限制，以及不能測量零位移光譜的不足，進一步提高測量高分辨同位素位移光譜的靈敏度與準確度。
本發(fā)明采用一種雙光路均測待測信號的測量方法。把一束可調諧激光分成兩束，把兩支不同待測同位素空心陰極燈分別置于雙光路中。激光按波長掃描共振輻照雙燈，先后產(chǎn)生該二同位素的兩個光電流強信號。信號經(jīng)放大后合并記錄由該二強信號形成的位移光譜。并且雙光路法還能測量同位素零位移光譜。為此可分別擋住雙光路中的一路，分別測定二同位素譜線的波長，波長定標相同即為零位移。在測量過程中，如果雙光路中一路信號過強，可用調節(jié)該路的激光強度，空心陰極燈放電電流或弱信號放大器靈敏度等參數(shù)，獲得信號強度適中的光電流光譜。
實施本方法采用的裝置方框圖如圖1。該裝置是一個雙光路均測待測信號的檢測系統(tǒng)。用可調諧激光器(10)作光源，用分束器(17)把激光平均分成兩束，在雙光路中裝有兩種待測同位素空心陰極燈(6.8)，用兩臺弱信號放大器(2.4)分別放大雙燈產(chǎn)生的兩個同位素強信號，最后用記錄儀(3)合并記錄由該二強信號形成的同位素位素光譜。
本方法測量同位素位移光譜，比目前采用的單光路光電流光譜法靈敏度和準確度高。特別是能夠測量目前其他方法尚測不出的鈾原子弱譜線(相對強度5～10)的位移光譜。并且，還能測量單光路法不能測量的零位移光譜。本裝置比目前采用的大型原子束設備簡單操作方便。特別是在測量鈾同位素位移光譜時，可以避免鈾的高溫腐蝕和放射性污染，并且測得的位移光譜是連續(xù)的(非剪裁并接的)。
圖1，雙光路光電流光譜裝置方框圖。
1，7空心陰極燈電源。 2，4弱信號放大器。
3記錄儀。 5單色儀，6一種待測同位素空心陰極燈。
8另一種待測同位素空心陰極燈。
9掃描電子儀。 10可調諧激光器。
11泵浦激光器。 12泵浦激光器電源。
13弱信號放大器的參考信號。
14一種待測同位素的信號。
15另一種待測同位素的信號。
16透鏡。 17分束器。18切光器。
19耦合電容。 20鎮(zhèn)流電阻。
21反射鏡。
圖2.鈾弱線5856
238U-235U位移光譜。
1，238U單光路。2，235U單光路。3，238U+235U雙光路。
4，光電流信號相對強度。
圖3，鈾原子線6062
238U-235U零位移光譜。
1，238U單光路。2，235U單光路。3，238U+235U雙光路。
4，光電流信號相對強度。
本發(fā)明提供的典型實施例測量238U-235U高分辨位移光譜，采用雙光路光電流光譜裝置如圖1。用氬離子激光器(11)泵浦連續(xù)波若丹明6G環(huán)形染料激光器(10)作光源，激光線寬～20MHZ，輸出功率～120mW，用雙光柵單色儀(5)認定并粗略監(jiān)測激光波長，用切光器(18)調制輸出，然后用分束器(17)把激光平均分成兩束，再分別用透鏡(16)聚焦在235U和238U空心陰極燈(6，8)的陰極孔穴中，用掃描電子儀(9)在待測波長附近30GHZ光譜范圍內進行激光波長的精細掃描，激光共振輻照產(chǎn)生的光電流信號分別由雙燈的陽極輸出，并分別送入兩臺鎖定放大器(2，4)中放大，最后在記錄儀(3)上合并記錄由235U和238U空心陰極燈產(chǎn)生的兩個強信號形成的同位素位移光譜。
表1援引了用本發(fā)明測得的幾個典型鈾原子躍遷的238U-235U的光譜位移，235U超精細結構光譜總寬度和238U譜線的半寬度及與其他方法的數(shù)據(jù)對照。其中鈾原子線5915
是目前研究較多較詳細的。圖2援引了本發(fā)明測得的鈾弱線5856
238U-235U位移光譜。目前其他方法尚測不出這類弱譜線(相對強度5-10)的光譜
位移值。圖3援引了本發(fā)明測得的鈾原子譜線6062
的零位移光譜。
附注〔1〕H.-P.V.Boehm等;Opt.Commun.，26，177(1978)。
〔2〕R.A.Keller，R.Engleman Jr.，E.F.Zalewski;J.Opt.Soc.Am.，69，738(1979)。
〔3〕D.W.Steinhaus等;LA-4501(1971)。
〔4〕L.J.Radziemski等;Opt.Commun.，15，273(1975)。
權利要求
1.一種測量高分辨同位素位移光譜的激光光電流光譜方法；用一束可調諧激光，按波長掃描共振輻照待測同位素空心陰極燈，產(chǎn)生的光電流信號經(jīng)放大后記錄同位素位移光譜。本發(fā)明的特征是一種雙光路均測待測信號的測量方法；把一束可調諧激光分成兩束，把兩支不同待測同位素空心陰極燈分別置于雙光路中；激光按波長掃描共振輻照雙燈，先后產(chǎn)生該二同位素的兩個光電流強信號；信號經(jīng)放大后合并記錄由該二強信號形成的同位素位移光譜。
2.按權項1所述的方法，本發(fā)明的特征是測量238U和235U同位素位移光譜。
3.一種測量高分辨同位素位移光譜的激光光電流光譜裝置;由一臺可調諧激光器，一支含有待測同位素的空心陰極燈，一臺弱信號放大器和記錄儀構成。本發(fā)明的特征是在可調諧激光器(10)輸出端裝有分束器(17)，在雙光路中裝有兩支不同待測同位素空心陰極燈(6，8)和兩臺弱信號放大器(2，4)，最后用記錄儀(3)合并記錄由兩個同位素強信號形成的位移光譜。
4.按權項3所述的裝置，其特征是所采用的可調諧激光器(10)是連續(xù)波若丹明6G環(huán)形染料激光器。
5.按權項3所述的裝置，其特征是所采用的同位素空心陰極燈(6，8)是235U和238U空心陰極燈。
6.按權項3所述的裝置，其特征是所采用的弱信號放大器(2，4)是鎖定放大器。
專利摘要
一種測量高分辨同位素位移光譜的光電流光譜方法和裝置。采用雙光路均測待測信號的檢測系統(tǒng)，把一束可調諧激光分成兩路，把兩種待測同位素空心陰極燈分別置于雙光路中，激光按波長掃描共振輻照雙燈，先后產(chǎn)生該兩種同位素的兩個光電流強信號，信號經(jīng)放大后合并記錄由該二強信號形成的同位素位移光譜。顯著地提高了測定靈敏度與準確度。并可測量單光路法不能測量的零位移光譜。本發(fā)明用238U和235U空心陰極燈測量了鈾的位移光譜。
文檔編號G01J3/42GK85102218SQ85102218
公開日1986年9月24日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者金巨廣, 王松岳, 孫孝忠, 徐俊, 王秀蘭, 金昌泰, 生明濤 申請人:中國科學院長春應用化學研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan