中國原子能院提出液體元素高靈敏檢測新方法
來源：中國原子能科學研究院微信公眾號 時間：2025-04-18 16:03
原標題：新進展！原子能院提出液體元素高靈敏檢測新方法
近日，原子能院核物理研究所激光光譜研究團隊提出“毛細效應增強激光誘導擊穿光譜（CE-LIBS）”方法，大幅提升了液體元素的檢測靈敏度，在液體元素實時、高靈敏檢測領域具有廣闊的應用前景。相關研究成果發表于分析化學領域國際權威期刊《Talanta》，影響因子5.6，論文第一作者為核物理研究所王遠航助理研究員，通訊作者為核物理研究所高智星研究員和王釗研究員。
毛細效應增強激光誘導擊穿光譜原理示意圖
在核能發電過程中，為確保壓水堆安全穩定運行，需要對一回路冷卻劑中的鋰和鋅元素進行實時、高靈敏監測。激光誘導擊穿光譜技術以其快速實時的獨特優勢，在一回路冷卻劑元素監測領域極具應用潛力。然而當激光誘導擊穿光譜直接檢測液體時，等離子體快速淬滅會降低其檢測靈敏度。同時，傳統的液固轉換方法又因“咖啡環”效應，即液體蒸發時溶質在液滴邊緣富集形成環狀沉積的現象，導致溶質分布不均勻，降低了激光誘導擊穿光譜信號的穩定性。
針對以上問題，原子能院激光光譜研究團隊提出毛細效應增強激光誘導擊穿光譜新方法。該方法以多孔泡沫鈦作為富集基底，將泡沫鈦浸泡在溶液中，利用毛細力自驅動作用，使溶質隨溶液沿微孔向上遷移并在基底表面富集。研究結果表明，采用泡沫鈦基底進行溶質富集后，溶質在基底表面均勻分布，“咖啡環”效應得到有效抑制。與傳統濾紙基底相比，采用泡沫鈦基底富集后，激光誘導等離子體演化穩定性顯著提升，等離子體溫度、電子密度同步提高，等離子體輻射光譜強度顯著增強。
與此同時，該方法無需對基底進行額外處理，檢測過程簡單、快速，同步提升了液體元素LIBS檢測靈敏度和信號穩定性，對鋰和鋅元素的檢出限滿足一回路冷卻劑監測需求。
激光誘導等離子體演化特性分析
該項研究工作得到財政部穩定支持、原子能院青年英才培育基金、核物理研究所所長基金等項目資助。
責任編輯：沈馨蕊
