2010年12月29日,由中國計量科學研究院承擔的“同位素豐度基準的研究”課題通過了專家驗收。該課題形成了具有自主知識產權的同位素計量基標準,填補了我國同位素豐度基準研究的空白,為我國同位素測量溯源體系的建立奠定了堅實的基礎,為改變我國同位素標準依賴國外的被動狀況創造了條件。
元素的同位素組成被認為是其特有的“指紋”,同位素豐度變化信息反映和傳遞了該元素在自然熔化、蒸發、沉淀以及食物鏈傳遞過程中的變化,從而使同位素成為生態環境、地質、核工業、食品安全、生物醫學等領域重要的研究手段。準確可靠的計量基標準是支撐同位素體系良好應用發展的關鍵要素。目前,由于國內同位素計量基標準嚴重匱乏,導致相關研究領域的同位素測量不得不依賴和受制于外國的計量標準或實驗室參考標準。
為改變這一狀況,中國計量科學研究院聯合中科院地質與地球物理研究所、核工業北京地質研究院、中科院地球化學所等單位開展了同位素豐度基準的研究。據了解,該課題為國家“十一五”科技支撐計劃項目《以量子物理為基礎的現代計量基準研究》中一項。
據課題負責人中國計量科學研究院研究員王軍介紹,課題組經過4年的探索研究和大量的實驗工作,建立了我國同位素豐度基準的研究模式和總體方案,建立了鋅、釤、硒、鎘、鐿5種元素的同位素基準測量方法,研制了鋅、釤、硒、鎘4種元素同位素系列基準物質共計152種、系列標準物質共計50種,測定了硒、鐿的原子量。
研究中課題組實現了多方面的創新:在國際上首次在寬泛的鋅、釤、硒、鎘4種元素的同位素比值變化范圍內,研究了多接收電感耦合等離子體質譜的質量歧視效應變化規律,發現同一對同位素比值隨著比值的變化,質譜儀質量偏倚校正系數并非成線性變化,比值差異越大,變化越明顯;首次建立了使用3種以上濃縮同位素配制校正樣品的硒、鐿同位素的絕對質譜測量方法,用該方法測量的硒、鐿原子量,不確定度均好于目前國際標準值;首次建立了鋅、釤、鎘、鐿同位素全蒸發熱電離質譜測量技術,并測量了相應元素的多種濃縮同位素樣品的豐度值;推導出不確定度靈敏系數的計算公式;鋅、釤、鎘、硒、鐿主同位素豐度比測量值的不確定度為0.01%~0.05%,達到國際領先或先進水平。
課題研究成果將為我國同位素技術的研究和應用提供同位素測量量值溯源保障,為能源、公共安全、生物醫學等重點領域的研究提供有力的技術支撐。
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