专利名称:测量同位素位移光谱的方法和装置的制作方法
测量两种同位素的高分辨位移光谱，目前多采用原子束光谱法〔1〕。该方法的分辨率和准确度高，但设备复杂昂贵，操作繁复。特别是测量铀同位素对于铀的高温腐蚀和放射性污染问题更难解决。近年来，美国LosAlamos实验室的R·A·Keller等〔2〕提出用光电流光谱法测量高分辨同位素位移光谱。并且用天然铀空心阴极灯测量235U-238U位移光谱获得成功。但由于同位素丰度相差悬殊，丰度高的同位素谱线强，丰度低的同位素谱线弱，严重影响测量的灵敏度与准确度。特别是采用的单光路测量系统还不能测量两种同位素的零位移光谱。
本发明的目的就是为了克服上述大型原子束法设备复杂，特别是测量铀同位素时铀的高温腐蚀和放射性污染等缺点;改进光电流光谱法单光路系统测量同位素位移光谱受同位素丰度限制，以及不能测量零位移光谱的不足，进一步提高测量高分辨同位素位移光谱的灵敏度与准确度。
本发明采用一种双光路均测待测信号的测量方法。把一束可调谐激光分成两束，把两支不同待测同位素空心阴极灯分别置于双光路中。激光按波长扫描共振辐照双灯，先后产生该二同位素的两个光电流强信号。信号经放大后合并记录由该二强信号形成的位移光谱。并且双光路法还能测量同位素零位移光谱。为此可分别挡住双光路中的一路，分别测定二同位素谱线的波长，波长定标相同即为零位移。在测量过程中，如果双光路中一路信号过强，可用调节该路的激光强度，空心阴极灯放电电流或弱信号放大器灵敏度等参数，获得信号强度适中的光电流光谱。
实施本方法采用的装置方框图如图1。该装置是一个双光路均测待测信号的检测系统。用可调谐激光器(10)作光源，用分束器(17)把激光平均分成两束，在双光路中装有两种待测同位素空心阴极灯(6.8)，用两台弱信号放大器(2.4)分别放大双灯产生的两个同位素强信号，最后用记录仪(3)合并记录由该二强信号形成的同位素位素光谱。
本方法测量同位素位移光谱，比目前采用的单光路光电流光谱法灵敏度和准确度高。特别是能够测量目前其他方法尚测不出的铀原子弱谱线(相对强度5～10)的位移光谱。并且，还能测量单光路法不能测量的零位移光谱。本装置比目前采用的大型原子束设备简单操作方便。特别是在测量铀同位素位移光谱时，可以避免铀的高温腐蚀和放射性污染，并且测得的位移光谱是连续的(非剪裁并接的)。
图1，双光路光电流光谱装置方框图。
1，7空心阴极灯电源。 2，4弱信号放大器。
3记录仪。 5单色仪，6一种待测同位素空心阴极灯。
8另一种待测同位素空心阴极灯。
9扫描电子仪。 10可调谐激光器。
11泵浦激光器。 12泵浦激光器电源。
13弱信号放大器的参考信号。
14一种待测同位素的信号。
15另一种待测同位素的信号。
16透镜。 17分束器。18切光器。
19耦合电容。 20镇流电阻。
21反射镜。
图2.铀弱线5856
238U-235U位移光谱。
1，238U单光路。2，235U单光路。3，238U+235U双光路。
4，光电流信号相对强度。
图3，铀原子线6062
238U-235U零位移光谱。
1，238U单光路。2，235U单光路。3，238U+235U双光路。
4，光电流信号相对强度。
本发明提供的典型实施例测量238U-235U高分辨位移光谱，采用双光路光电流光谱装置如图1。用氩离子激光器(11)泵浦连续波若丹明6G环形染料激光器(10)作光源，激光线宽～20MHZ，输出功率～120mW，用双光栅单色仪(5)认定并粗略监测激光波长，用切光器(18)调制输出，然后用分束器(17)把激光平均分成两束，再分别用透镜(16)聚焦在235U和238U空心阴极灯(6，8)的阴极孔穴中，用扫描电子仪(9)在待测波长附近30GHZ光谱范围内进行激光波长的精细扫描，激光共振辐照产生的光电流信号分别由双灯的阳极输出，并分别送入两台锁定放大器(2，4)中放大，最后在记录仪(3)上合并记录由235U和238U空心阴极灯产生的两个强信号形成的同位素位移光谱。
表1援引了用本发明测得的几个典型铀原子跃迁的238U-235U的光谱位移，235U超精细结构光谱总宽度和238U谱线的半宽度及与其他方法的数据对照。其中铀原子线5915
是目前研究较多较详细的。图2援引了本发明测得的铀弱线5856
238U-235U位移光谱。目前其他方法尚测不出这类弱谱线(相对强度5-10)的光谱
位移值。图3援引了本发明测得的铀原子谱线6062
的零位移光谱。
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)。
权利要求
1.一种测量高分辨同位素位移光谱的激光光电流光谱方法；用一束可调谐激光，按波长扫描共振辐照待测同位素空心阴极灯，产生的光电流信号经放大后记录同位素位移光谱。本发明的特征是一种双光路均测待测信号的测量方法；把一束可调谐激光分成两束，把两支不同待测同位素空心阴极灯分别置于双光路中；激光按波长扫描共振辐照双灯，先后产生该二同位素的两个光电流强信号；信号经放大后合并记录由该二强信号形成的同位素位移光谱。
2.按权项1所述的方法，本发明的特征是测量238U和235U同位素位移光谱。
3.一种测量高分辨同位素位移光谱的激光光电流光谱装置;由一台可调谐激光器，一支含有待测同位素的空心阴极灯，一台弱信号放大器和记录仪构成。本发明的特征是在可调谐激光器(10)输出端装有分束器(17)，在双光路中装有两支不同待测同位素空心阴极灯(6，8)和两台弱信号放大器(2，4)，最后用记录仪(3)合并记录由两个同位素强信号形成的位移光谱。
4.按权项3所述的装置，其特征是所采用的可调谐激光器(10)是连续波若丹明6G环形染料激光器。
5.按权项3所述的装置，其特征是所采用的同位素空心阴极灯(6，8)是235U和238U空心阴极灯。
6.按权项3所述的装置，其特征是所采用的弱信号放大器(2，4)是锁定放大器。
专利摘要
一种测量高分辨同位素位移光谱的光电流光谱方法和装置。采用双光路均测待测信号的检测系统，把一束可调谐激光分成两路，把两种待测同位素空心阴极灯分别置于双光路中，激光按波长扫描共振辐照双灯，先后产生该两种同位素的两个光电流强信号，信号经放大后合并记录由该二强信号形成的同位素位移光谱。显著地提高了测定灵敏度与准确度。并可测量单光路法不能测量的零位移光谱。本发明用238U和235U空心阴极灯测量了铀的位移光谱。
文档编号G01J3/42GK85102218SQ85102218
公开日1986年9月24日 申请日期1985年4月1日
发明者金巨广, 王松岳, 孙孝忠, 徐俊, 王秀兰, 金昌泰, 生明涛 申请人:中国科学院长春应用化学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan