原子能院建成国内首个锕系元素化合物低温光谱研究实验平台

低温光谱测定平台

锕系元素（不包含钍）化合物具有丰富的电子能级光谱和相关的振动能级耦合光谱，对这些光谱进行精确测定，可为锕系浓度分析、化合物表征、配位研究以及反应性能等相关应用科学研究提供关键信息。然而受到温度展宽效应的影响，锕系化合物的光谱在常温情况下会呈现较宽的谱峰，形成较大重叠，无法提供精细的能级信息。

相比于常温状态，温度展宽效应在低温状态下可被消除，谱峰将分裂成锐利的谱线，由此可有效区分光谱中的电子能级和振动能级，并与相关的物化性能明确关联。为此，放射化学研究所项目团队克服了洁净室改造、仪器调试、疫情影响等困难，成功建成国内首个锕系元素化合物低温光谱研究实验平台。该平台采用闭式液氦循环，可将锕系化合物样品降温到3.3K（开尔文）的低温；以窄线宽激光器作为光源、高分辨光谱仪作为探测器，可精细测定化合物的光谱；通过集成设计，实现了对同一低温样品进行荧光光谱及寿命、吸收光谱和拉曼光谱的测定，并建立了针对相关光源和探测器校准、仪器信号同步以及大量实验数据的独特处理方法。通过测定代表性铀酰化合物的低温吸收与荧光光谱，项目团队确定了电子跃迁与振动能级的相互耦合，并拓展了锕系元素激发态计算方法，阐明了锕系离子f-f（电子壳层）电子跃迁与锕酰离子振动耦合的理论机制。在此基础上，项目团队还通过在计算中引入一阶微扰方法，成功得出与电子跃迁能级耦合的不同振动能级。