Het creëren van een nieuw instrument dat sporenhoeveelheden uranium en andere materialen kan detecteren, zal de focus zijn van een nieuw onderzoekspartnerschap onder leiding van wetenschappers van de Colorado State University.

Het partnerschap, geleid aan CSU door University Distinguished Professor Carmen Menoni van de afdeling Electrical and Computer Engineering, wordt ondersteund door het U.S. Department of Homeland Security's Domestic Nuclear Detection Office via zijn Nuclear Forensics Research Award (NFRA)-programma.

Samen met onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory, Menoni zal toezicht houden op het ontwerp en de implementatie van een zeer gevoelige massaspectrometer die slechts een paar uraniumatomen tegelijk kan detecteren. Het instrument zal ook beeldvorming op nanoschaal van het isotopengehalte van vaste monsters mogelijk maken, in drie dimensies. Een dergelijk instrument zou de weg kunnen banen voor nieuwe mogelijkheden op het gebied van nucleair forensisch onderzoek, ter ondersteuning van de inspanningen van de Amerikaanse regering op het gebied van terrorismebestrijding.

De nucleaire forensische prijs zal Pacific Northwest National Laboratory-wetenschapper Lydia Rush naar CSU brengen als Ph.D. student in Menoni's lab. De samenwerking omvat het opleiden van Rush en andere studenten in geavanceerde, op laser gebaseerde massaspectrale beeldvorming en forensisch onderzoek.

Bestaande technologie, ongekende gevoeligheid

"Het nieuwe instrument dat we gaan bouwen zal veel gevoeliger zijn dan onze vorige generatie, extreem ultraviolet time-of-flight massaspectrometrie-instrument, "Zei Menoni. "Het zal een magnetische sector gebruiken om uranium te identificeren, thorium en hun isotopen in een concentratie van enkele delen per miljoen."

De beeldvormingstechnologie biedt een ongekende gevoeligheid en ruimtelijke resolutie omdat het een extreem ultraviolette laser gebruikt voor ablatie en ionisatie. Deze compacte laser is een innovatie van het laboratorium van University Distinguished Professor Jorge Rocca.

Het laserablatieproces creëert een pluim van geïoniseerde atomen en moleculen, die de detector leest in een vacuümkamer. Met een set speciale platen kunnen de wetenschappers ionen uit het monster extraheren en detecteren, het identificeren van uranium (of andere elementen) door het bepalen van de unieke ionsignatuur, als een vingerafdruk.

Het identificeren van minieme hoeveelheden van verschillende verbindingen heeft zijn toepassingen in de nationale veiligheid, maar kan ook worden toegepast op elk proces dat identificatie van zeer kleine hoeveelheden moleculen vereist.