基于声学滤波激光诱导击穿光谱技术的熔盐波动条件下裂变产物监测研究

《Talanta》：Acoustic-filtered laser-induced breakdown spectroscopy for monitoring fission products in molten LiCl-KCl eutectic during salt fluctuations

本文创新性地将激光诱导声学（LIA）传感与激光诱导击穿光谱（LIBS）技术相结合，开发了一种声学滤波方法，有效解决了熔融LiCl-KCl共晶盐在波动条件下因透镜-样品距离（LTSD）变化导致的激光注量率不稳定问题。通过LIA振幅与激光注量率的关联性分析，成功从散焦数据中筛选出聚焦测量值，将裂变产物Sr和Mo的预测误差分别降至2.09%和7.19%，为高温辐射场环境下熔盐体系的多元素监测提供了可靠技术方案。

　　

Section snippets

Chemicals and sample preparation

无水LiCl-KCl混合物（44 wt%和56 wt%）、SrCl₂（纯度≥99.9%）和MoCl₂（纯度≥99.9%）购自Sigma Aldrich。所有无水化学品均在氩气氛手套箱中制备、转移和储存。如附表S1所示，通过将目标化学品与LiCl-KCl按不同浓度（wt%）混合制备实验样品。设置多浓度样品旨在为聚焦和散焦测量提供坚实数据基础。

Prediction results between the raw data and acoustic-filtered data

为探究盐波动对LIBS测量的干扰，我们通过移动台精确调控盐液高度。如附表S1所列，在不同LTSD下测试了多种浓度样品。通过调整连接熔炉的移动台，确定各目标发射线LIBS强度最高点为z轴零点，其余z轴位置均基于该基准点进行设置。

Conclusion

本研究开发的LIA传感器成功实现了盐波动场景下聚焦与散焦测量的区分。通过建立LIA振幅与激光注量率的关联模型，揭示了系统振动或流致涡脱落引起的熔盐表面光束尺寸变化对激光能量的影响机制。采用移动熔炉模拟盐波动条件，证明基于LIA信息的数据筛选策略可显著提升LIBS对裂变产物（Sr、Mo）的预测精度，为熔盐体系原位监测提供了创新性解决方案。