陳士恒 王林濤 龔明明 丁海云 黃薔薇 杜志明

1（核工業(yè)北京化工冶金研究院， 北京 101149）

2（北京華科儀科技股份有限公司， 北京 100163）

隨著核技術(shù)的發(fā)展，包括核電、核能開(kāi)發(fā)和共伴生礦利用等，對(duì)鈾礦資源的需求大幅度增加，其中對(duì)鈾資源的勘探、開(kāi)采和礦冶等環(huán)節(jié)均存在流出物排放的漏洞和風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)鈾礦開(kāi)采以CO2+O2原地浸出采鈾工藝為主，該工藝雖然具備浸出選擇性強(qiáng)、試劑消耗少、生產(chǎn)成本低以及對(duì)環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，但通過(guò)地下水滲透，含鈾量高的水溶液具備先進(jìn)入地下水循環(huán)，再進(jìn)入礦區(qū)周?chē)铒嬎目赡苄訹1-3]。我國(guó)因鈾礦開(kāi)采和鈾水冶形成的鈾廢石場(chǎng)和鈾尾礦庫(kù)等固體廢物堆存地現(xiàn)在約有180 處，鈾尾礦已達(dá)數(shù)千萬(wàn)噸[4]。含鈾放射性廢水在自然生態(tài)環(huán)境中釋放和遷移，通過(guò)飲用水或食物鏈等途徑進(jìn)入生物體和人體，對(duì)生態(tài)環(huán)境和公眾健康具有重大風(fēng)險(xiǎn)。

我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2022《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》[5]中將鈾作為放射性指標(biāo)列為檢測(cè)項(xiàng)目，表明鈾是生活飲用水領(lǐng)域中關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)物質(zhì)之一。在輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域HJ/T 61-2021《輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》[6]中，也規(guī)定了地表水、飲用水源地水、地下水和海水中鈾含量監(jiān)測(cè)的頻率和技術(shù)規(guī)范。為保護(hù)生態(tài)環(huán)境和公眾健康，需要提升我國(guó)對(duì)外排水、環(huán)境水中鈾含量的監(jiān)測(cè)質(zhì)量和監(jiān)測(cè)裝備水平。

鈾礦冶工廠和核電站等均占地面積廣，對(duì)其環(huán)境水樣的監(jiān)測(cè)均采用人員現(xiàn)場(chǎng)采集樣品后送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行統(tǒng)一分析。國(guó)內(nèi)對(duì)水中鈾的檢測(cè)方法主要采用紫外熒光法，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括EJ/T 823-2016《熒光微量鈾分析儀》[7]和環(huán)境行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HJ 840-2017《環(huán)境樣品中微量鈾的分析方法》[8]。目前，缺乏可便攜的鈾現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，相關(guān)環(huán)境污染事故一旦發(fā)生，不能及時(shí)獲取結(jié)果，無(wú)法對(duì)事故原因和影響進(jìn)行快速判斷，因此，亟需研制出適合野外操作的便攜式鈾分析儀，可在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)樣品進(jìn)行快速篩檢。

測(cè)量水體中鈾的微量鈾分析儀主要采用熒光法。由于在天然水體中鈾含量較低，鈾元素主要以鈾酰離子（UO2+）形態(tài)存在，并且穩(wěn)定性較高[2]。在分析水樣時(shí)，加入熒光增強(qiáng)劑，該試劑可強(qiáng)烈地將水溶液中的鈾酰離子絡(luò)合成具有較高熒光效率的單一絡(luò)合物。該絡(luò)合物受波長(zhǎng)337 nm 紫外激光脈沖的照射，發(fā)射出明亮的熒光。鈾的濃度在一定范圍與其熒光強(qiáng)度成正比，采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，可直接測(cè)定樣品中鈾的含量。目前在售的微量鈾分析儀體積較大，需要交流電源，無(wú)法滿(mǎn)足便攜式檢測(cè)設(shè)備的要求。電感耦合等離子體質(zhì)譜法（ICP-MS）也是常用的微量鈾檢測(cè)方法[9]，但I(xiàn)CP-MS 價(jià)格高昂，需要專(zhuān)業(yè)人員在實(shí)驗(yàn)室操作，以及配套的氣體和高壓電源，無(wú)法實(shí)現(xiàn)便攜檢測(cè)。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，成熟的發(fā)光二極管（Light-emitting diode,LED）技術(shù)已成功應(yīng)用于汽車(chē)、科學(xué)儀器、消毒衛(wèi)生和照明等行業(yè)。LED 光源因具有成本低、功耗小、壽命長(zhǎng)、穩(wěn)定性好、體積小、重量輕和單色光好等優(yōu)勢(shì)[10]，已在一些便攜式光譜儀器中得到應(yīng)用，越來(lái)越多的研究者和設(shè)備制造商都基于LED 開(kāi)發(fā)了多種便攜式或手持式檢測(cè)設(shè)備[11-14]。其中，可發(fā)出紫外線(xiàn)的發(fā)光二極管（UV-LED）的發(fā)展相對(duì)較晚。1998 年，Han 等首次利用GaN 材料，研制出波長(zhǎng)低于365 nm 的UV-LED，構(gòu)建了新一代半導(dǎo)體固態(tài)紫外光源[15]。LED 核心材料不斷發(fā)展，其中基于氮化鋁寬禁帶半導(dǎo)體材料的UVC 發(fā)光二極管（UVC-LED）代替?zhèn)鹘y(tǒng)紫外汞燈的趨勢(shì)越來(lái)越明顯[16]。

UV-LED 已被作為激發(fā)光源用于熒光檢測(cè)領(lǐng)域[12,16-17]，由于具有體積小、單色性好和低功耗等優(yōu)點(diǎn)，UV-LED 特別適合作為便攜式檢測(cè)設(shè)備的關(guān)鍵零部件[18-22]。由于鈾酰離子與熒光增強(qiáng)劑的絡(luò)合物的激發(fā)波長(zhǎng)為紫外波段，因此UV-LED 非常適合作為水中鈾便攜式檢測(cè)儀的光源，具備脈沖氙燈等光源無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。目前，將UV-LED 用于水中微量鈾熒光分析儀的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究基于微型固體光源和微型光電倍增管，研制了便攜式微量鈾分析儀，此儀器體積小，可實(shí)現(xiàn)便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，希望能為分析儀器的微型化和便攜化發(fā)展提供有益參考。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

NanoLog 近紅外-熒光光譜儀、DeltaFlex 超快時(shí)間分辨熒光光譜儀（法國(guó)HORIBA Scientific 公司）；Milli-Q Advantage 超純水機(jī)（美國(guó)Millipore 公司）；YL-UVC275-3737-60 紫外發(fā)光二極管（永霖光電（深圳）有限公司）；H10723 光電倍增管（日本濱松光子學(xué)株式會(huì)社）；帶通濾光片（中心波長(zhǎng)515 nm，帶寬10 nm， 聯(lián)合光科技（北京）有限公司）。

鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液（GBW（E）080173，100 μg/mL，核工業(yè)北京化工冶金研究院）；熒光增強(qiáng)劑（BRIUG201，核工業(yè)北京地質(zhì)研究院）；HNO3（分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑北京有限公司）。實(shí)際水樣包括浙江海域海水、北京市內(nèi)河水、青海鹽湖水和鄂爾多斯礦區(qū)自來(lái)水。

1.2 溶液配制

鈾標(biāo)準(zhǔn)中間溶液（10 μg/mL）：取1.0 mL 100.0 μg/mL 鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，用硝酸酸化水（pH=2）稀釋至10 mL。

鈾標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（0.5 μg/mL）：取5.0 mL 10.0 μg/mL 鈾標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，用硝酸酸化水（pH=2）稀釋至100 mL。

鈾標(biāo)準(zhǔn)工作溶液（0.1 μg/mL）：取1.0 mL 10.0 μg/mL 鈾標(biāo)準(zhǔn)中間溶液，用硝酸酸化水（pH=2）稀釋至100 mL。

1.3 自行研制的便攜式微量鈾分析儀的原理及構(gòu)建

1.3.1 基本原理

在溶液pH 7～9 的條件下，鈾酰離子與特制熒光增強(qiáng)劑結(jié)合形成穩(wěn)定的絡(luò)合物[23]，該絡(luò)合物在紫外光照射下受激發(fā)產(chǎn)生熒光，并具有較長(zhǎng)的熒光壽命（20～100 μs）[24]，而水中常見(jiàn)有機(jī)物的熒光壽命通常小于1 μs。微量鈾分析儀可利用這種較大的熒光壽命差異，通過(guò)高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在亞微秒的分辨率水平上實(shí)現(xiàn)延遲采集熒光信號(hào)，從而減少水體中有機(jī)物的熒光干擾。將0.1 μg/mL 鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液與熒光增強(qiáng)劑按照10∶1 （V/V）混合，測(cè)量溶液的熒光光譜圖，從而獲得最佳激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)。熒光光譜圖如圖1所示。通過(guò)超快時(shí)間分辨熒光光譜儀測(cè)得絡(luò)合物的熒光壽命為54 μs。

圖1 不同激發(fā)光波長(zhǎng)（EX）下鈾酰離子與熒光增強(qiáng)劑絡(luò)合物的熒光光譜Fig.1 Fluorescence spectra of uranyl ion complexes with fluorescence enhancer at different excitation wavelengths (EX)

1.3.2 儀器結(jié)構(gòu)及外觀

自制的便攜式鈾分析儀采用經(jīng)典的熒光垂直檢測(cè)光路設(shè)計(jì)，避免UV-LED 光源的直接照射，其關(guān)鍵部件的位置和光學(xué)結(jié)構(gòu)如圖2A 所示。光學(xué)結(jié)構(gòu)上，UV-LED 固定在比色皿架的側(cè)面，UV-LED 的中心軸線(xiàn)垂直于熒光比色皿的短邊；光電倍增管PMT 的光窗前置圓形窄帶通濾光片，其中心軸線(xiàn)垂直于熒光比色皿的長(zhǎng)邊；UV-LED 的中心軸線(xiàn)與PMT 的光窗中心軸線(xiàn)成共平面90°；窄帶通濾光片濾除了環(huán)境光的干擾，確保PMT 只收集到鈾酰離子與熒光增強(qiáng)劑絡(luò)合物的熒光。UV-LED 的鋁基板緊貼散熱片，以保證UV-LED 芯片的溫度保持穩(wěn)定。

圖2 便攜式鈾分析儀的結(jié)構(gòu)（A）和外觀（B）Fig.2 Construction (A) and appearance (B) of portable trace uranium analyzer

研制的便攜式微量鈾分析儀的防水、防震性能達(dá)到IPX4（電子儀器的防水等級(jí)達(dá)到防濺型，受任意方向的水飛濺無(wú)有害的影響）。整體尺寸為110 mm × 220 mm × 60 mm， 可實(shí)現(xiàn)便攜操作，如圖2B 所示，整體最大功耗小于2 W， 便攜且適用于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

1.3.3 定量分析方法

鈾酰離子的熒光效應(yīng)受水溶液中多種陰陽(yáng)離子、溫度和pH 值干擾，造成同等濃度帶有基質(zhì)的實(shí)際水樣和標(biāo)準(zhǔn)溶液中的鈾酰離子熒光強(qiáng)度存在較大差異，因此無(wú)法采用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)校正法對(duì)實(shí)際樣品進(jìn)行定量分析。本研究在性能評(píng)價(jià)時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)試，在實(shí)際樣品檢測(cè)時(shí)行采用標(biāo)準(zhǔn)加入法，消除基質(zhì)對(duì)鈾熒光信號(hào)的增強(qiáng)或淬滅效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)樣品中鈾的準(zhǔn)確檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 便攜式鈾分析儀的設(shè)計(jì)

2.1.1 激發(fā)光源的選擇

目前可提供紫外光的光源有閃爍氙燈、紫外激光器和紫外高功率LED。實(shí)驗(yàn)室通常采用以275 nm為主波長(zhǎng)的LED 芯片，結(jié)合鋁基板散熱方式用于激發(fā)光源，額定電流500 mA，恒流工作下壽命可達(dá)5000 h。該UV-LED 在PN 結(jié)外，貼合了球形石英透鏡，將紫外光的發(fā)散角從原來(lái)的110°匯聚到60°，紫外光能量得到聚焦，光強(qiáng)增強(qiáng)，有利于提高光源對(duì)溶液的激發(fā)效率。

2.1.2 脈沖供電方式

由于LED 對(duì)溫度極為敏感，PN 結(jié)溫度升高會(huì)影響LED 的壽命、光效、波長(zhǎng)、色溫、光形、電氣參數(shù)以及可靠性等，并且在驅(qū)動(dòng)LED 的過(guò)程中，部分消耗的功率將轉(zhuǎn)化為熱量，影響LED 的穩(wěn)定性，因此控制LED 的發(fā)熱量可以有效地穩(wěn)定LED 光源，提高設(shè)備的耐用性。然而，高亮度LED 的最大工作電流通常為30～500 mA，為了獲得更高的檢測(cè)靈敏度，必須進(jìn)一步提高燈電流?；谏鲜鲆?，考慮到鈾酰離子的熒光壽命較長(zhǎng)，可利用熒光壽命延遲檢測(cè)的方式，提高檢測(cè)靈敏度和選擇性。在此模式下，可對(duì)UV-LED進(jìn)行脈沖調(diào)制，既可以增強(qiáng)LED 光強(qiáng)，又可同時(shí)降低平均驅(qū)動(dòng)電流，大大減少PN 結(jié)的發(fā)熱，再輔以散熱裝置，就可以較好地控制LED 溫度，從而達(dá)到穩(wěn)定光源的目的。

采用中央處理器（CPU）的脈沖寬度調(diào)制（PWM）波形輸出功能可以直接實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制，并且頻率和占空比可靈活設(shè)置，方便對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試。脈沖電流供電模式對(duì)LED 的熱量控制非常有益，在脈沖電流的作用下，LED 的平均消耗功率= 脈沖功率× 占空比。通過(guò)電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了脈沖方式對(duì)LED 供電，其電路如圖3 所示。

圖3 發(fā)光二極管（LED）電流控制電路Fig.3 Current control circuit of light-emitting diode (LED)

CPU 輸出占空比為3%的PWM 波形，在高電平時(shí)三極管Q1 導(dǎo)通，UV-LED 發(fā)出紫外光；在低電平時(shí)三極管Q1 截止，UV-LED 停止發(fā)光。通過(guò)調(diào)整電阻R3 和R4 的阻值，可以調(diào)整電流強(qiáng)度。最終選擇占空比為3%、峰值電流為100 mA 的脈沖電流，相當(dāng)于其平均電流僅為3 mA，大大降低了UV-LED 的發(fā)熱量，并且UV-LED 的壽命延長(zhǎng)到超過(guò)15 × 104h（恒流壽命除以占空比）。

改變LED 的供電脈沖電流（50、200、300 和500 mA）， 對(duì)鈾濃度為0.5 μg/L 的樣品重復(fù)測(cè)定7 次，考察脈沖電流對(duì)儀器檢出限和重復(fù)性的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。當(dāng)脈沖電流為50 mA 時(shí)，檢出限為0.05 μg/L；當(dāng)脈沖電流為500 mA 時(shí)，由于供電電流過(guò)大，造成PN 結(jié)溫度較高，LED 的光強(qiáng)不穩(wěn)定，重復(fù)性較差（約為10%）；當(dāng)脈沖電流為300 mA 時(shí)，檢出限可低至0.003 μg/L，檢測(cè)重復(fù)性也相對(duì)較好。因此，最終選擇脈沖電流為300 mA。

表1 不同脈沖電流下的檢出限和重復(fù)性結(jié)果Table 1 Detection limits and repeatability results at different pulse currents

2.1.3 光電轉(zhuǎn)換器

光電轉(zhuǎn)換器選擇高放大倍數(shù)的光電倍增管，為了滿(mǎn)足便攜式檢測(cè)設(shè)備的要求，選擇目前體積最小的光電倍增管（日本濱松電子公司）。該型號(hào)光電倍增管集合了高壓電源電路和低噪音放大器，使用較方便，主體結(jié)構(gòu)為25 mm × 25 mm × 51 mm， 特別適用于便攜式設(shè)備。

2.1.4 信號(hào)測(cè)量電路設(shè)計(jì)

鈾酰離子與熒光增強(qiáng)劑的絡(luò)合物的熒光壽命為54 μs，如果直接對(duì)此信號(hào)進(jìn)行采集處理，需要CPU有極高的模擬-數(shù)字采集（AD）速率和數(shù)據(jù)處理能力，或者需要添加高速AD 采集和處理芯片。如果選擇高速處理芯片，則無(wú)法對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行抗干擾處理，因?yàn)樗械臑V波都需要消耗時(shí)間。為了降低系統(tǒng)對(duì)采集時(shí)間的要求，同時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波，研究過(guò)程中選擇了采樣保持電路作為第一級(jí)的信號(hào)處理電路。采樣保持電路的設(shè)計(jì)使得只要有一個(gè)恰當(dāng)、穩(wěn)定和精確的脈沖波形，就可以將瞬時(shí)輸入信號(hào)鎖存保持，便于后級(jí)電路進(jìn)行處理。CPU 輸出頻率穩(wěn)定，脈沖寬度為μs 量級(jí)的PWM 波形極易獲得，因此可以選擇常規(guī)的CPU 直接采集處理完成的信號(hào)，就可以得到熒光信號(hào)強(qiáng)度。

此外，考慮到在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，測(cè)量信號(hào)有本底產(chǎn)生，即在測(cè)量零點(diǎn)時(shí)有測(cè)量值或者測(cè)量值偏大。如果不進(jìn)行補(bǔ)償，本底值會(huì)隨著有效信號(hào)一起放大并輸入CPU，影響儀表測(cè)量的分辨率，并降低測(cè)量范圍。因此，應(yīng)設(shè)計(jì)零點(diǎn)補(bǔ)償電路對(duì)本底進(jìn)行補(bǔ)償。

基于上述設(shè)計(jì)，信號(hào)測(cè)量電路將具備如下優(yōu)點(diǎn)：（1）采樣保持電路降低了芯片對(duì)高速采集的要求，降低了芯片選型的難度，提高了測(cè)量精度；（2）采樣保持之后，信號(hào)被鎖存較長(zhǎng)時(shí)間，可以添加濾波電路，去除原始信號(hào)上的噪聲，提高信噪比和穩(wěn)定性；（3）可控制的本底補(bǔ)償輸出電路，可以擴(kuò)大測(cè)量范圍，提高信號(hào)的分辨率。信號(hào)測(cè)量電路示意圖和部件圖如圖4 所示。

圖4 信號(hào)測(cè)量電路示意圖（A）和部件圖（B）Fig.4 Schematic diagram (A) and component diagram (B) of signal measuring circuit

2.2 線(xiàn)性范圍和檢出限

取5.00 mL 去離子水加入石英比色皿中，再加入0.50 mL 熒光增強(qiáng)劑，充分混勻。依次加入適量不同濃度的鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，得到0.05、0.1、0.5、1、2、5、10 和20 μg/L 的鈾標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，每個(gè)濃度點(diǎn)的溶液的熒光強(qiáng)度重復(fù)測(cè)定3 次。以熒光強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，鈾質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)，確定熒光強(qiáng)度-鈾質(zhì)量濃度的線(xiàn)性范圍，其線(xiàn)性方程為y=128.07x+48.224，線(xiàn)性相關(guān)系數(shù)R2=0.999，如圖5A 所示。

圖5 不同鈾酰離子濃度范圍的檢測(cè)校準(zhǔn)曲線(xiàn): （A） 0.1～20.0 μg/L; （B） 0.1～2.5 mg/LFig.5 Linear calibration curve for different uranyl ion concentrations: (A) 0.1-20.0 μg/L; (B) 0.1-2.5 mg/L

通過(guò)改變供電電流大小調(diào)整UV-LED 光強(qiáng)，即可改變可檢測(cè)的鈾濃度范圍，為不同場(chǎng)景的鈾濃度檢測(cè)提供合適的檢測(cè)范圍。例如，在砂巖地浸工藝中，溶液中鈾含量大多在1～30 mg/L 范圍內(nèi)，可將UV-LED 供電電流減小，便攜式鈾分析儀的檢測(cè)范圍可調(diào)整至0.1～2.5 mg/L，對(duì)樣品進(jìn)行簡(jiǎn)單稀釋即可適合于這種高含量的工藝溶液檢測(cè)，如圖5B 所示。檢測(cè)范圍可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景需求調(diào)整，適用面廣，是便攜式鈾分析儀區(qū)別于傳統(tǒng)微量鈾分析儀的重要特征。

參照EJ 823-2016《熒光微量鈾分析儀》[7]中對(duì)檢出限的規(guī)定，采用去離子水（空白樣品）加熒光增強(qiáng)劑進(jìn)行10 次連續(xù)測(cè)量，測(cè)得標(biāo)準(zhǔn)偏差S，利用線(xiàn)性方程得到靈敏度Su為150；檢出限（LOD）的定義為空白樣品測(cè)量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差與靈敏度比值的3 倍對(duì)應(yīng)的濃度，LOD 為0.003 μg/L。便攜式鈾分析儀的檢出限優(yōu)于常規(guī)實(shí)驗(yàn)室的微量鈾分析儀（檢出限為0.01 μg/L），主要原因可能是采用的UV-LED 的發(fā)光波長(zhǎng)為鈾酰離子與熒光增強(qiáng)劑的絡(luò)合物最佳激發(fā)波長(zhǎng)，使得熒光效應(yīng)更強(qiáng)。

2.3 重復(fù)性和準(zhǔn)確度

采用HJ 840-2017《環(huán)境樣品中微量鈾的分析方法》[8]中的標(biāo)準(zhǔn)加入法對(duì)不同濃度的樣品進(jìn)行重復(fù)性考察，重復(fù)測(cè)定11 次，計(jì)算每個(gè)濃度的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD），以評(píng)估便攜式微量鈾分析儀的重復(fù)性。結(jié)果見(jiàn)表2。回收率為99.9%～101.5%，RDS為1.7%～2.5%，表明儀器重復(fù)性良好。

表2 重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 2 Reproducibility test results

在實(shí)際水樣中加入鈾標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制成4 μg/L 的樣品，按照樣品分析的全部步驟對(duì)該樣品進(jìn)行準(zhǔn)確度的考察，測(cè)量3 次。準(zhǔn)確度=（已知鈾濃度的測(cè)量值-已知鈾濃度值之差）/已知鈾濃度值，測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表3，可見(jiàn)開(kāi)發(fā)的便攜式鈾分析儀的準(zhǔn)確度滿(mǎn)足EJ 823-2016 的要求。

表3 準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)結(jié)果Table 3 Accuracy test results

2.4 實(shí)際樣品中鈾的檢測(cè)

采用此便攜式微量鈾分析儀對(duì)海水、鹽湖水、河水和自來(lái)水進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表4。檢測(cè)前，海水樣品稀釋10 倍，鹽湖水稀釋100 倍，河水和自來(lái)水稀釋5 倍。

表4 實(shí)際樣品測(cè)試結(jié)果Table 4 Test results of actual samples

實(shí)際樣品采用ICP-MS 法進(jìn)行比對(duì)測(cè)試（參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法 金屬指標(biāo)》GB/T 5750.6-2006[25]），便攜式微量鈾分析儀的結(jié)果與ICP-MS 的結(jié)果如表4 所示，相對(duì)偏差小于6.1%，表明所研制的便攜式鈾分析儀準(zhǔn)確性良好，可用于環(huán)境水樣中鈾的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。自來(lái)水的檢測(cè)結(jié)果遠(yuǎn)低于生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB 5749-2022[5]的限量要求。

3 結(jié)論

紫外熒光法是環(huán)境樣品中鈾酰含量的經(jīng)典測(cè)量方法，但傳統(tǒng)檢測(cè)設(shè)備存在體積大、光源效率低等缺點(diǎn)，無(wú)法構(gòu)建便攜式現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)裝備。本研究采用UV-LED和微型光電倍增管，研制了便攜式微量鈾分析儀，儀器整體體積小，檢出限低，可在現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展檢測(cè)工作，為環(huán)境樣品中鈾含量的快速篩查、鈾礦冶系統(tǒng)地浸采鈾現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)以及流出物日常監(jiān)測(cè)提供了一種可靠、便捷的技術(shù)平臺(tái)，為國(guó)家核環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)提供了可選擇的設(shè)備和技術(shù)，為便攜檢測(cè)設(shè)備研究提供了參考。