Trace analysis of nuclear materials in solid particles collected in the environment or particles in liquid slurry generated in nuclear material manufacturing processes can pinpoint elemental, organic, and isotopic signatures of nuclear fuel cycle activities and processes. Such information can support nuclear safeguards programs by increasing our ability to detect undeclared nuclear materials, routine activities for safeguarding at declared facilities, and illicit activities. However, trace radioactive material analysis in liquids and slurries is challenging using bulk approaches. For example, one drawback of sensitive analysis such as inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP‐MS) is that sample is consumed or destroyed as a result of the technical approach. We developed a vacuum compatible microfluidic interface to enable surface analysis of liquids and solid–liquid interactions using time‐of‐flight secondary ion mass spectrometry (ToF‐SIMS). In this work, we illustrate the initial results from the analysis of liquid uranium oxide standard solutions using in situ liquid SIMS. Because the liquid SIMS analysis is almost nondestructive, the same sample can then be analyzed by other analytical techniques or saved for future reference. Consequently, multimodal analysis is possible. Our results demonstrate that in situ liquid SIMS can be used as a new approach to analyze radioactive materials in liquid and slurry forms of relevance to diverse applications.

中文翻译：

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原位液态SIMS分析铀氧化物

对在环境中收集的固体颗粒或在核材料制造过程中生成的液体浆液中的颗粒进行痕量分析可以查明核燃料循环活动和过程的元素，有机和同位素特征。这些信息可以通过提高我们发现未申报的核材料的能力，在已申报设施进行日常维护的活动以及非法活动来支持核保障计划。但是，使用批量方法对液体和浆液中的痕量放射性物质进行分析具有挑战性。例如，灵敏分析（例如电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS））的一个缺点是，由于该技术方法而导致样品被消耗或破坏。我们开发了一种真空兼容的微流体界面，可以使用飞行时间二次离子质谱（ToF-SIMS）进行液体和固液相互作用的表面分析。在这项工作中，我们说明了使用原位液态SIMS分析液态铀氧化物标准溶液的初步结果。由于液体SIMS分析几乎是非破坏性的，因此可以通过其他分析技术对同一样品进行分析或保存以备将来参考。因此，多峰分析是可能的。我们的结果表明，原位液态SIMS可以用作分析与各种应用相关的液态和浆状形式的放射性物质的新方法。我们举例说明了使用原位液态SIMS分析液态铀氧化物标准溶液的初步结果。由于液体SIMS分析几乎是非破坏性的，因此可以通过其他分析技术对同一样品进行分析或保存以备将来参考。因此，多峰分析是可能的。我们的结果表明，原位液态SIMS可以用作分析与各种应用相关的液态和浆状形式的放射性物质的新方法。我们举例说明了使用原位液态SIMS分析液态铀氧化物标准溶液的初步结果。由于液体SIMS分析几乎是非破坏性的，因此可以通过其他分析技术对同一样品进行分析或保存以备将来参考。因此，多峰分析是可能的。我们的结果表明，原位液态SIMS可以用作分析与各种应用相关的液态和浆状形式的放射性物质的新方法。