Att skapa ett nytt instrument som kan upptäcka spårmängder av uran och andra material kommer att vara i fokus för ett nytt forskningspartnerskap som leds av forskare vid Colorado State University.

Partnerskapet, ledd vid CSU av University Distinguished Professor Carmen Menoni vid institutionen för elektro- och datateknik, stöds av U.S. Department of Homeland Security's Domestic Nuclear Detection Office genom dess Nuclear Forensics Research Award (NFRA)-program.

Tillsammans med forskare vid Pacific Northwest National Laboratory, Menoni kommer att övervaka designen och implementeringen av en mycket känslig masspektrometer som kan detektera bara några uranatomer åt gången. Instrumentet kommer också att möjliggöra nanoskala avbildning av isotopinnehållet i fasta prover, i tre dimensioner. Ett sådant verktyg kan sätta scenen för nya möjligheter inom kärnteknisk forensik, för att stödja den amerikanska regeringens ansträngningar för att bekämpa kärnkraftsterrorism.

Den nukleära kriminaltekniska utmärkelsen kommer att föra Pacific Northwest National Laboratory-forskaren Lydia Rush till CSU som doktorsexamen. student i Menonis labb. Samarbetet kommer att innebära utbildning av Rush och andra studenter i banbrytande, laserbaserad masspektral avbildning och kriminalteknik.

Befintlig teknik, oöverträffad känslighet

"Det nya instrumentet vi ska bygga kommer att vara mycket känsligare än vår tidigare generation, masspektrometriinstrument för extrem ultraviolett flygtid, Menoni sa. "Den kommer att använda en magnetisk sektor för att identifiera uran, torium och deras isotoper i en koncentration av några miljondelar."

Bildtekniken ger oöverträffad känslighet och rumslig upplösning eftersom den använder en extrem ultraviolett laser för ablation och jonisering. Denna kompakta laser är en innovation från universitetets framstående professor Jorge Roccas labb.

Laserablationsprocessen skapar en plym av joniserade atomer och molekyler, som detektorn läser in i en vakuumkammare. En uppsättning specialplattor gör det möjligt för forskarna att extrahera och detektera joner från provet, identifiera uran (eller andra grundämnen) genom att bestämma dess unika jonsignatur, som ett fingeravtryck.

Att identifiera små mängder av olika föreningar har sina användningsområden i nationell säkerhet, men kan också tillämpas på vilken process som helst som kräver identifiering av mycket små mängder molekyler.