兰州大学实现锂同位素高精度原位检测

中化新网讯 6月11日从兰州大学传来消息，该校稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院刘作业教授团队首次在激光诱导击穿光谱（LIBS）中同时实现锂双线结构及其同位素位移峰的完整分辨，建立了锂同位素的远程、原位、快速高精度分析框架，这对核材料循环管理、聚变堆氚增殖材料实时监测以及反应堆安全控制具有重要应用价值。相关成果发表在《美国化学会志》上。

传统质谱技术检测锂同位素面临高放射性污染等挑战。LIBS技术凭借远程、实时等优势成为核工业现场检测的重要技术方向，但锂特征谱线易发生自吸收效应，掩盖了仅约15皮米的同位素位移，导致其应用长期受到制约。

研究团队创新提出“时空介质协同调制LIBS（TSMM-LIBS）”技术方案，实现对激光诱导高温等离子体核心的主动调控，从根本上抑制自反转效应；同时首次定义“自反转指标”用于定量表征谱线畸变程度，并提出翼侧恢复算法，建立了从畸变信号中提取同位素信息的新策略。

作为核心突破，团队首次在LIBS光谱中同时观测到锂同位素三重特征峰：670.776纳米（7Li D2线）、670.791纳米（7Li D1与6Li D2线）、670.807纳米（6Li D1线）。通过协同调制与基质稀释，光谱半高宽被压缩至25.65皮米，斯塔克展宽降至3.87皮米，实现了亚多普勒光谱分辨率。在定量分析方面，团队建立了自吸收校正的有效浓度模型，交叉验证均方根误差低至0.041，性能偏差比高达6.561。