Portions of this study have been previously published in the Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry.3,13 A patent is pending for this method.

זהירות: התהליך המתואר כאן כולל את השימוש בחומר רדיואקטיבי (למשל, אורניום חנקתי Hexahydrate) וכמה חומרים מאכלים. יש להשתמש בבגדי מגן מתאימים וציוד (כוללים חלוק מעבדה, כפפות, משקפים מגן, ומנדף) במהלך הכנת מדגם. בנוסף, אזורי מעבדה המשמשים לעבודה זו צריכים להיות במעקב באופן קבוע לזיהום רדיואקטיבי. הערה:. התרכובות הכימיות הדרושות מפורטות בטבלה 1 ניסוח זו פותח על ידי בחינה בעבר דיווח נתונים הלחנה לtrinitite 10 השברים ההמוניים דיווחו כאן נקבעו על ידי חישוב ממוצע השברים ההמוניים לכמה דגימות trinitite שונות 10 המסה &quot;החסרה&quot;.. (השברים לא לסכם לאחדות) קיים כדי לאפשר גמישות מסוימת בעת הוספת דלק, טמפר, ומרכיבים אחרים. הניתוח העצמאי שלנו של כמה דגימות trinitite מצביע על כך שקוורץ הוא שלב המינרלים רקלשרוד בtrinitite. 5 לכן, קוורץ הוא המינרל רק כלול בתקן Trinitite גיבוש שלנו (STF). למרות דגנים שריד של מינרלים אחרים דווחו בtrinitite, 11 אלה נוטים להיות יוצאים מן הכלל, ולא הכלל. באופן כללי, קוורץ הוא המינרל היחיד שנמצא בזכוכית להמיס. 10,12 כמו כן, חול קוורץ הוא מרכיב נפוץ של אספלט ובטון שיהיה חשוב בהיווצרות של זכוכית להמיס גרעינית עירונית. <table fo:keep-together.within-page="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr height="41"><td colspan="2" height="41" style="height:42px;width:317px;"> נתונים Trinitite ממוצע </td><td colspan="2" style="width:317px;"> סטנדרטי Trinitite גיבוש (STF) </td></tr><tr height="22"><td height="22" style="height:22px;width:159px;"> תִרכּוֹבֶת </td><td style="width:159px;"> בר המוני </td><td style="width:159px;"> תִרכּוֹבֶת </td><html><td style="width:159px;"> בר המוני </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> SiO 2 </td><td style="width:159px;"> 6.42x10 -1 </td><td style="width:159px;"> SiO 2 </td><td style="width:159px;"> 6.42x10 -1 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> אל 2 O 3 </td><td style="width:159px;"> 1.43x10 -1 </td><td style="width:159px;"> אל 2 O 3 </td><td style="width:159px;"> 1.43x10 -1 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> קאו </td><td style="width:159px;"> 9.64x10 -2 </td><td style="width:159px;"> קאו </td><td style="width:159px;"> 9.64x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> FeO </td><td style="width:159px;"> 1.97x10 -2 </td><html> &quot;&gt; FeO </td><td style="width:159px;"> 1.97x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> MgO </td><td style="width:159px;"> 1.15x10 -2 </td><td style="width:159px;"> MgO </td><td style="width:159px;"> 1.15x10 -2 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> Na 2 O </td><td style="width:159px;"> 1.25x10 -2 </td><td style="width:159px;"> Na 2 O </td><td style="width:159px;"> 1.25x10 -2 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> K 2 O </td><td style="width:159px;"> 5.13x10 -2 </td><td style="width:159px;"> KOH </td><td style="width:159px;"> 6.12x10 -2 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> MNO </td><td style="width:159px;"> 5.05x10 -4 </td><td style="width:159px;"> MNO </td>9px; &quot;&gt; 5.05x10 -4 </td></tr><tr height="26"><td height="26" style="height:26px;width:159px;"> Tio 2 </td><td style="width:159px;"> 4.27x10 -3 </td><td style="width:159px;"> Tio 2 </td><td style="width:159px;"> 4.27x10 -3 </td></tr><tr height="25"><td height="25" style="height:25px;width:159px;"> סה&quot;כ </td><td style="width:159px;"> 9.81x10 -1 </td><td style="width:159px;"> סה&quot;כ </td><td style="width:159px;"> 9.91x10 -1 </td></tr></tbody></table> טבלת 1. רשימה של תרכובות כימיות. 1. הכנת STF הערה: הציוד הדרוש כולל microbalance, מריות מתכת, מכתש ועלי קרמיקה, מנדף כימי, כפפות לטקס, חלוק מעבדה, והגנה על העין. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערבוב של רכיבים שאינם רדיואקטיביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לרכוש לפחות 65 גרם של חול קוורץ (SiO 2), 15 גרם של אל 2 O 3 &lt;/ Sub&gt; אבקה, 10 גרם של אבקת קאו, 2 גרם של אבקת FeO, 2 גרם של אבקת MgO, 2 גרם של Na 2 O אבקה, 7 גרם של כדורי KOH, 1 גרם של אבקת MNO ו1 גרם של אבקת Tio 2 ( תרכובות המפורטים בטבלה 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במרית microbalance וקטן כדי למדוד במדויק את השברים ההמוניים של כל מתחם כמפורט בטבלה 1. לקבלת התוצאות הטובות ביותר להתכונן של המטריצה ​​המבשרת לא רדיואקטיבי 100 גרם בפעם אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש במכתש ועלי לכתוש (ל~ 10-20 גרגרי גודל מיקרומטר) ויסודיות לערבב תרכובות, ויצר תערובת אבקה הומוגנית המכילה 64.2 גרם של SiO 2, 14.2 גר &#39;אל 2 O 3, 9.64 גרם של קאו, 1.97 גר&#39; של FeO, 1.15 גרם של MgO, 1.25 גרם של Na 2 O. 6.12 גרם של KOH, .0505 גרם של MNO, ו.427 גרם של Tio 2. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתסיס את התערובת, בעזרת מערבל כדור, זמן קצר לפני השלב הבא הוא נלקח. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ערבוב של STF עם האורניום חנקתי Hexahydrate (UNH) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Acquז זעם לפחות 1 של UNH. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בתוך מנדף, לכתוש כמה גבישי UNH (באמצעות מכתש ועלי) כדי ליצור אבקה דקה של 1-2 מיקרומטר גרגרים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 33.75 מיקרוגרם של UNH לגרם של המטריצה ​​המבשרת לא רדיואקטיבי (יחס זה הוא מתאים להדמיית נשק פשוט עם תשואה של קילוטון 1). 13 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לערבב ביסודיות את תערובת האבקה, כולל UNH, באמצעות מכתש ועלי. השלם ערבוב סופי זמן קצר לפני שלב ההתכה. </li></ol></li></ol> 2. ייצור של 1 גרם לדוגמא ממיסים זכוכית הערה: הציוד הדרוש כולל HTF מדורג ב 1600 מעלות צלזיוס או, כורי היתוך גבוהים טוהר גבוה גרפיט, מלקחי כור היתוך נירוסטה ארוכים, כפפות עמידות בחום, והגנה על העין. כפפות עמידות בחום והגנה על העין צריכים להיות משוחק בעת השקה או הסרת דגימות מהתנור. משקפי בטיחות כהות (או משקפיים שמש) הם שימושיים כפי שהם להפחית את הבוהק מהתנור. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של מדגם שאינו רדיואקטיביים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למלא צלחת קרמיקה עבה (כמו מרגמה) עם חול קוורץ טהור ~ 100 גרם ולשמור על RT ליד המיקום של הכבשן שבו הדגימות נמסו. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים את HTF 1,500 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד בזהירות 1.00 גרם של תערובת האבקה אינה רדיואקטיביים ולמקם את האבקה בכור היתוך גרפיט טוהר גבוה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות במקום כור ההיתוך בHTF המחומם (באמצעות מלקחי כור היתוך פלדה ארוכים) ולהמס את התערובת למשך 30 דקות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את המדגם (שוב באמצעות המלקחיים) ויוצקים את המדגם המותך לתוך המרגמה מלאה בחול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאפשר חרוז הזכוכית להתקרר במשך 1-2 דקות לפני הטיפול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פולני חרוז כדי להסיר חול שייר (במידת צורך). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייצור של מדגם רדיואקטיבי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 2.1.1 ו2.1.2 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> למדוד בזהירות 1.00 גרם של תערובת אבקת רדיואקטיבי (כולל UNH) ולמקם את powd<html> אה בכור היתוך גרפיט טוהר גבוה בעזרת מרית וmicrobalance נפרדת, כדי למנוע זיהום צולב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזור על שלבים 2.1.4 - 2.1.6 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צג סביב תנור האזור (באמצעות גלאי כף יד קרינה ו / או מבחני לסחוב) כדי לבדוק זיהום רדיואקטיבי. </li></ol></li></ol> הפעלת 3. דוגמא הערה: המשוואות הבאות נגזרו הנחה על השימוש בנשק כיתה מתכת אורניום (מועשרת). הכמויות של UNH או תחמוצת אורניום יצטרכו להיות מדורגות על פי החלק ההמוני של אורניום אלמנטרי, והרמה של 235 העשרת U. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה של מדגם ממיסים זכוכית עם האורניום FUE <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את החלק היחסי של מסת מתכת אורניום הנדרשת למדגם באמצעות המשוואה להלן 13 (שבו מ &#39;U מייצגת את חלק מסת האורניום וY מייצג את תשואת הנשק): 473 / 53473eq1.jpg &quot;/&gt; </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אופציונאלי: חישוב החלק ההמוני של טמפר (למשל, אורניום טבעי, עופרת, טונגסטן) באמצעות המשוואה הבאה: 13 <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq2.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את מספר היעד של התפלגויות במדגם באמצעות המשוואה 13 הבאה שבו M של מייצג את המסה של המדגם בגרמים וF N מייצג את מספר ההתפלגויות מיוצרות במדגם במהלך הקרנה: <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq3.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את זמן הקרנה הנדרשת באמצעות המשוואה להלן 13 מ &#39;שבו 235 מייצגת את (רמת ההעשרה) 235 שבריר המוני U וIRR t הוא זמן ההקרנה בשניות: <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq4.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להקרין את המדגם עבורt שניות IRR בשטף ניטרונים תרמי של 4.0 x 10 14 n / 2 סנטימטר / sec. לדוגמא, קרינת 60 שניות בTube פניאומטיים 1 (PT-1) בHFIR (עם תרמי לתהודת יחס של 35) תפיק כ 1.1 x 10 11 התפלגויות במדגם המכיל 870 מיקרוגרם של UNH (שווה ערך ל 410 מיקרוגרם של אורניום טבעי, או 3.0 מיקרוגרם של 235 U). זה הושג עבור חרוז זכוכית אחד .433 גרם נועד לדמות מדגם זכוכית להמיס מיוצר על ידי נשק עם תשואה של 0.1 קילוטון. מדגם זה כבר ניתח ביסודיות על ידי אל קוק et. 14 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עקוב פרוטוקולי בטיחות רלוונטיים לטיפול במדגם רדיואקטיבי לאחר ההקרנה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעלה של מדגם ממיסים זכוכית עם דלק פלוטוניום (גורמי תכנון) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשב את החלק היחסי ההמוני של פלוטוניום מתכת דרוש למדגם באמצעות המשוואה להלן 13 מ &#39;שבו represen פוTS החלק ההמוני פלוטוניום וY מייצג את תשואת הנשק: <img alt="משוואה 5" src="/files/ftp_upload/53473/53473eq5.jpg" /></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חזרו על שלבי 3.1.2 ו3.1.3 לעיל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את זמן ההקרנה נדרש לקבל את המספר הרצוי של התפלגויות במדגם הזכוכית להמיס. הפעם יהיו תלוי בהרכב והכיתה של פלוטוניום, כמו גם את ספקטרום אנרגיית ניטרונים. </li></ol></li></ol> הערה: יש לנקוט בזהירות רבה בהתמודדות עם פלוטוניום וניתוח נוסף יידרש. נכון לכתיבת שורות אלה, רק אורניום נעשה שימוש בדגימות הזכוכית סינתטיות להמיס מיוצרים ב UT והמוקרן בHFIR.

<ol>
	<li>Carnesdale, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Nuclear Forensics: A Capability at Risk (Abbreviated Version). , (2010).</li><li>Garrison, J. R., Hanson, D. E., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Monte+Carlo+analysis+of+thermochromatography+as+a+fast+separation+method+for+nuclear+forensics.">Monte Carlo analysis of thermochromatography as a fast separation method for nuclear forensics.</a> J Radioanal Nucl Chem. 291 (3), 885-894 (2011).</li><li>Molgaard, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+synthetic+nuclear+melt+glass+for+forensic+analysis.">Development of synthetic nuclear melt glass for forensic analysis.</a> J Radioanal Nucl Chem. 304 (3), 1293-1301 (2015).</li><li>Fluegel, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+of+Glass+Liquidus+Temperatures+using+Disconnected+Peak+Functions.">Modeling of Glass Liquidus Temperatures using Disconnected Peak Functions.</a> , (2007).</li><li>Oldham, C. J., Molgaard, J. J., Auxier, J. D., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+Nuclear+Debris+Surrogates+Using+Powder+X-Ray+Diffraction.">Comparison of Nuclear Debris Surrogates Using Powder X-Ray Diffraction.</a> , (2014).</li><li>Liezers, M., Fahey, A. J., Carman, A. J., Eiden, G. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+formation+of+trinitite-like+surrogate+nuclear+explosion+debris+(+SNED+)+and+extreme+thermal+fractionation+of+SRM-612+glass+induced+by+high+power+CW+CO+2+laser+irradiation.">The formation of trinitite-like surrogate nuclear explosion debris ( SNED ) and extreme thermal fractionation of SRM-612 glass induced by high power CW CO 2 laser irradiation.</a> J Radional Nucl Chem. 304 (2), 705-715 (2015).</li><li>Harvey, S. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Porous+chromatographic+materials+as+substrates+for+preparing+synthetic+nuclear+explosion+debris+particles.">Porous chromatographic materials as substrates for preparing synthetic nuclear explosion debris particles.</a> J Radioanal Nucl Chem. 298 (3), 1885-1898 (2013).</li><li>Hanni, J. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Liquidus+temperature+measurements+for+modeling+oxide+glass+systems+relevant+to+nuclear+waste+vitrification.">Liquidus temperature measurements for modeling oxide glass systems relevant to nuclear waste vitrification.</a> J Mater Res. 20 (12), 3346-3357 (2005).</li><li>Weber, W. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Radiation+Effects+in+Glasses+Used+for+Immobilization+of+High-Level+Waste+and+Plutonium+Disposition.">Radiation Effects in Glasses Used for Immobilization of High-Level Waste and Plutonium Disposition.</a> J Mater Res. 12 (8), 1946-1978 (1997).</li><li>Eby, N., Hermes, R., Charnley, N., Smoliga, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trinitite-the+atomic+rock.">Trinitite-the atomic rock.</a> Geol Today. 26 (5), 180-185 (2010).</li><li>Bellucci, J. J., Simonetti, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+forensics:+searching+for+nuclear+device+debris+in+trinitite-hosted+inclusions.">Nuclear forensics: searching for nuclear device debris in trinitite-hosted inclusions.</a> J Radioanal Nucl Chem. 293 (1), 313-319 (2012).</li><li>Ross, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Properties of Glass from Alamogordo, New Mexico. , (1948).</li><li>Giminaro, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compositional+planning+for+development+of+synthetic+urban+nuclear+melt+glass.">Compositional planning for development of synthetic urban nuclear melt glass.</a> J Radional Nucl Chem. , (2015).</li><li>Cook, M. T., Auxier, J. D., Giminaro, A. V., Molgaard, J. J., Knowles, J. R., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+gamma+spectra+from+trinitite+versus+irradiated+synthetic+nuclear+melt+glass.">A comparison of gamma spectra from trinitite versus irradiated synthetic nuclear melt glass.</a> J Radioanal Nucl Chem. , (2015).</li><li>Fahey, J., Zeissler, C. J., Newbury, D. E., Davis, J., Lindstrom, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Postdetonation+nuclear+debris+for+attribution.">Postdetonation nuclear debris for attribution.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (47), 20207-20212 (2010).</li><li>Bellucci, J. J., Simonetti, A., Koeman, E. C., Wallace, C., Burns, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+detailed+geochemical+investigation+of+post-nuclear+detonation+trinitite+glass+at+high+spatial+resolution:+Delineating+anthropogenic+vs.+natural+components.">A detailed geochemical investigation of post-nuclear detonation trinitite glass at high spatial resolution: Delineating anthropogenic vs. natural components.</a> Chem Geol. 365, 69-86 (2014).</li><li>Donohue, P. H., Simonetti, A., Koeman, E. C., Mana, S., Peter, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nuclear+Forensic+Applications+Involving+High+Spatial+Resolution+Analysis+of+Trinitite+Cross-Sections.">Nuclear Forensic Applications Involving High Spatial Resolution Analysis of Trinitite Cross-Sections.</a> J Radioanal Nucl Chem. , (2015).</li><li>Eaton, G. F., Smith, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Aged+nuclear+explosive+melt+glass:+Radiography+and+scanning+electron+microscope+analyses+documenting+radionuclide+distribution+and+glass+alteration.">Aged nuclear explosive melt glass: Radiography and scanning electron microscope analyses documenting radionuclide distribution and glass alteration.</a> J Radioanal Nucl Chem. 248 (3), 543-547 (2001).</li><li>Kersting, A. B., Smith, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Observations of Nuclear Explosive Melt Glass Textures and Surface Areas. , (2006).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> IAEA Safeguards Glossary. , (2001).</li><li>Glasstone, S., Dolan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Effects of Nuclear Weapons. , (1977).</li><li>Carney, K. P., Finck, M. R., McGrath, C. A., Martin, L. R., Lewis, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+development+of+radioactive+glass+surrogates+for+fallout+debris.">The development of radioactive glass surrogates for fallout debris.</a> J Radioanal Nucl Chem. 299 (1), 363-372 (2013).</li><li>Molgaard, J. J., Auxier, J. D., Hall, H. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Comparison+of+Activation+Products+in+Different+Types+of+Urban+Nuclear+Melt+Glass.">A Comparison of Activation Products in Different Types of Urban Nuclear Melt Glass.</a> , (2015).</li></ol>

This work was performed under grant number DE-NA0001983 from the Stewardship Science Academic Alliances (SSAA) Program of the National Nuclear Security Administration (NNSA).

שמדומה כמות UNH המדויקת משתנות בהתאם לתרחיש: הערה לגבי צעדים 1.2.2 ו1.2.3. נוסחות התכנון שפותחו על ידי ואח Giminaro אל. ניתן להשתמש כדי לבחור את המסה המתאימה של אורניום למדגם נתון 13 כפי שפורט בסעיף &quot;הפעלה לדוגמא&quot; של מאמר זה. כמו כן, תחמוצת אורניום (UO 2 או U 3 O 8) ניתן להשתמש במקום של UNH, אם זמין, והחלק ההמוני של 235 U במתחם (אם UNH או תחמוצת אורניום) יש לקחת בחשבון. לניסויים שנדונו כאן UNH היה מעורב בצורה הומוגנית בתוך המטריצה ​​המבשרת. זה צפוי כי תהליך ההיתוך ישפיע על ההפצה של אורניום ואלמנטים אחרים בתוך הזכוכית. איכותי, הזכוכית נראית הטרוגנית. עם זאת, מיפוי מסלול ביקוע הודעה הקרנה-לא נערכה לנתח את ההפצה של מוצרי אורניום וביקוע בתוך הכוס מלאה. אני זהנושא פוטנציאל sa למחקר עתידי. קוורץ הוא המינרל רק כלול במטריצת האבקה מבשר כי זה רק המינרלים צפויים לשרוד את תהליך ההיתוך. 3,10,12 הכמות של קוורץ שנותרה בדגימות המומסת משמשת כצג כדי לייעל את טמפרטורת ההתכה וזמן ב התנור 5. הנחה היא כי שיטה שבה מייצרת את המידה הראויה של הֶעְדֵר צוּרָה במדגם קוורץ תחילה מכיל תהיה לייצר מדגם דומה אמורפי כאשר מינרלים אחרים כלולים במבשר. מדגם רדיואקטיבי אחד מיוצר במחקר זה הופעל על ידי הקרנת ניטרונים בHFIR. ניתן לחשב הפעמים התוכן והקרנת דלק אורניום המבוסס על כמויות אורניום משמעותי שדווחו על ידי הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית 20, כמו גם חישובים מוקדמים על ידי Glasstone ודולן 21 בדבר הקשר בין תשואה והנשקמסה של זכוכית להמיס המיוצרת על ידי פיצוץ גרעיני. מושגים אלה מאוחדים בניתוח et al Giminaro. 13. ניתוח של המדגם הופעל אחד נערך על ידי אל קוק et. 14 השיטה החדשה שתוארה כאן ניתן להשתמש כדי לייצר דגימות &quot;trinitite&quot; סינתטיות ולאחר מכן ניתן להרחיב את התרחישים אחרים בעלי עניין משפטי (למשל זכוכית להמיס, עירונית גרעינית). מאמצים קודמים כדי לייצר פסולת גרעינית פונדקאית התמקדו בתכונות הכימיות ורדיואקטיביים של הזכוכית. 22 המיקוד של העבודה שהוצגה כאן הוא הייצור של פונדקאית עם מדויק פיזית, כימי, ותכונות מורפולוגיות. שיטה זו היא ייחודית בכך שהיא עושה שימוש בחימום מהיר בתנור ואחריו קירור מהיר ב RT. אין הרמפה למעלה או שלב רמפה למטה ולא ערבוב בתהליך ההיתוך. פגמים הנובעים (למשל, הסדקים וחללים) וheterogeneities הם desirable (כמו משחק קרוב לtrinitite). בנוסף, הפרוטוקול המתואר כאן הוא פשוט יחסית (בהשוואה לשיטות באמצעות פלזמות או לייזרים 6), ובכל זאת התוצאות הן מדויקות למדי ושחזור 3. HTF שימש במחקר זה נועד לבצע הטוב ביותר כאשר תקופת &quot;כבש את&quot; ואת &quot;רמפה למטה&quot; הדרגתית מועסקת במהלך חימום. עם זאת, לשיטה זו שלב להתקרר הדרגתי אינו רצוי כrecrystallization עלול להתרחש, הורס את טבע אמורפי של המדגם. מסיבה זו דגימות שהופקו במחקר זה הוצגו לאחר הכבשן הובא עד לטמפרטורת שיא ולאחר מכן הוסר ומקורר במהירות מחוץ לתנור. זה נדרש כי דלת התנור תיפתח פעמיים תוך הכבשן היה בטמפרטורת שיא (שאינו מומלצת על ידי היצרן). תהליך זה נוטה להדגיש את גופי החימום ועלול להשפיע לרעה על תוחלת החיים שלהם. סיכון זה היה מקובל עלינו purpoSES. עם זאת, מדגם תהליך ההקדמה יש לשקול בזהירות ובאופן פוטנציאלי שונה, בהתאם לציוד המסוים בשימוש ובמוצר הסופי הרצוי. מגבלות אחרות של שיטה זו נדונות בסעיפים הבאים. השימוש בכורי היתוך גרפי מציג כמה זיהום פחמן לדגימות זכוכית להמיס סינתטיות (עקב הנטייה לגרפיט ללנדוף בטמפרטורות גבוהות). זיהום זה ניתן להסיר על ידי ליטוש, לאחר סינתזה-, או הדגימות יכולות להיות שבורות ורק המחצית &quot;נקייה&quot; שמרה לניתוח. זיהום פחמן הוא בדרך כלל מקומי קרוב לתחתית של חרוז הזכוכית. שימוש בכורי היתוך גרפיט באוויר פתוח גם מוביל למצב הפחתה / חמצון בלתי נשלט (ולכן לא ידוע). הברזל צפוי להיות מחומצן וסגסוגות Fe / C יכולה להיות מיוצר. מסיבה זו סוגים אחרים של כורי היתוך נבדקו כוללים פלטינה ותחמוצת זירקוניום, לעומת זאת, נשאר גרפיט OPTIO הטוב ביותרn למרות זיהום פחמן פוטנציאל ונושאי צימוד פה / C. סיליקה ומליטת פלטינה לעשות כורי היתוך הפלטינה מעשית. סדקי תחמוצת זירקוניום במהלך תהליך מרווה. מחקר נוסף עשוי לחשוף בחירה טובה יותר, אבל נכון לכתיבת השורות אלה גרפיט היא הבחירה החסכונית ביותר וניסוי מעשי. ישנן דרכים שונות כדי לשלוט על הסביבה בתוך התנור (למשל, מילוי תנור צינור עם ארגון) ואלה צריכים להיחקר בעתיד. לניסויים שנדונו כאן בסביבה בתוך התנור לא מניפולציות ועדיין המאפיינים המרכזיים של דגימות הזכוכית מיוצרות היו מתאימים למטרה שלהם. יש לציין כי הסביבה הקיימת בקרבת גראונד זירו בפיצוץ גרעיני אינה מובנת היטב. הקרנת דגימות במערכת Tube פנאומטיים בHFIR מציגה איזו שגיאה בתכונות הרדיואקטיביות של התחליפים. שגיאה זו נובעת עקב diffe מובחןלורנס בין נשק גרעיני וספקטרום אנרגיית ניטרונים כור. כך ספקטרום מוצר הביקוע יהיה מאפיין של כור (המיוצר על ידי ספקטרום ניטרונים תרמי) ולא בנשק (המיוצר על ידי ספקטרום ניטרונים מהיר). בנוסף, היחס של ביקוע למוצרי הפעלה יהיה לא מדויק כאשר שניהם מיוצרים על ידי הקרנה באתר. מחקרים מתמשכים כדי להבין טוב יותר ואולי לנטרל את האפקט הזה. 23 לשנות את הכימיה של מטריצת המבשר ייתכן שיהיה צורך. השיטה המתוארת כאן תהיה לייצר תחליף זכוכית להמיס גרעיני שהוא מדויק במונחים של צבע, מרקם, נקבוביות, מיקרו, מורפולוגיה מינרלים, ההטרוגניות הלחנה, ותואר של הֶעְדֵר צוּרָה. יש בעצם שלושה שלבים עיקריים לשכפל הצלחת התוצאות שהוצגו כאן: 1) להכין היטב את אבקת STF על פי מפרט, 2) בשלום ובמהירות לחמם את האבקה לטמפרטורה גבוהה (הרבה מעלנקודת ההתכה של המטריצה), ו 3) לצנן במהירות (להרוות), כדי למנוע גיבוש מחדש. חשוב לציין, עם זאת, כי נהלים זהים לא לייצר דגימות זהות וזה מקובל לחלוטין כדבר נכון גם עבור זכוכית להמיס גרעינית אמיתית (דגימות trinitite להפגין רמה גבוהה של שונות גם כן). 3 השלבים הקריטיים ביותר בפרוטוקול הם צעדים 1.1.1 באמצעות 2.1.6. בעקבות צעדים אלה יוביל לייצור של מדגם שאינו רדיואקטיביים עם המאפיינים הרצויים. מדגם רדיואקטיבי יכול להיות מיוצר על ידי הבא במהותם השלבים בזהירות נוספת בשל הסכנה הקשורים חומרים רדיואקטיביים. שיטה זו תשמש בעתיד לייצור פסולת גרעינית עירונית תחליפי 13 וניתן להרחיב עוד יותר. הפוטנציאל קיים גם להעסיק בשיטה זו במחקר של חוסר תנועה פסולת רדיואקטיבית וזה חשוב לעתיד של נותעשיית כוח ברורה.

Concerns over the potential malicious use of nuclear weapons by terrorists or rogue nations have highlighted the importance of nuclear forensics analysis for the purpose of attribution.1 Rapid post-detonation analysis techniques are desirable to shorten the attribution timeline as much as possible. The development and validation of such techniques requires realistic nuclear debris samples for testing. Nuclear testing no longer occurs in the United States and nuclear surface debris from the testing era is not readily available (with the exception of trinitite - the melt glass produced by the first nuclear test at the trinity site) and therefore realistic surrogate debris is needed. 
The primary goal of the method described here is the production of realistic surrogate nuclear debris similar to trinitite. Synthetic nuclear melt glass samples which are readily available to the academic community can be used to test existing analysis techniques and to develop new methods such as thermo-chromatography for rapid post-detonation analysis.2 With this goal in mind the current study is focused on producing samples which mimic trinitite but do not contain any sensitive weapon design information. The fuel and tamper components within these samples are completely generic and the comparison to trinitite is based on chemistry, morphology, and physical characteristics. The similarities between trinitite and the synthetic nuclear melt glass produced in this study have been previously discussed.3
The purpose of this article is to outline the details of the production process used at the University of Tennessee (UT). This production process was developed with two key parameters in mind: 1) the composition of material incorporated into nuclear melt glass, and 2) the melting temperature of the material. Methods exist for estimating the melting temperature of glass forming networks4 and these techniques have been employed here, along with additional experimentation to determine the optimal processing temperature for the trinitite matrix.5
Alternative methods for surrogate debris production have been published recently. The use of high power lasers has the advantage of creating sufficiently high temperatures to cause elemental fractionation within the target matrix.6 Porous chromatographic substrates have been used to produce small particles similar to fallout particles using condensed phase methods7. The latter method is most useful for producing particulate debris (nuclear fallout) and has been demonstrated with natural metals. The advantages of the method presented here are 1) simplicity, 2) reproducibility, and 3) scalability (sample sizes can range from tiny beads to large chunks of melt glass). Also, this method is expandable both in terms of production output and variety of explosive scenarios covered, and it has already been demonstrated using radioactive materials. A sample has been successfully activated at the High Flux Isotope Reactor (HFIR) at Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Natural uranium compounds were added to the matrix prior to melting and fission products were produced in situ by neutron irradiation. 
Methods within the glass making industry and those employed for the purpose of radioactive waste immobilization8 have been consulted in the development of the method presented here. The unique effects of radiation in glasses are of inherent interest9 and will constitute an important area of study as this method is further developed. 
The method described below is appropriate for any application where a bulk melt glass sample is desired. These samples most closely resemble the material found near the epicenter of a nuclear explosion. Samples of various sizes can be produced, however, methods employing plasma torches or lasers will be more useful for simulating fine particulate debris. Also, commercial HTFs do not reach temperatures high enough to cause elemental fractionation for a wide range of elements. This method should be employed when physical and morphological characteristics are of primary importance.

<table><tbody><tr><td>High Temperature Furnace (HTF)</td><td>Carbolite</td><td>HTF 18</td><td>1,800 &amp;#176;C HTF used to melt samples</td></tr><tr><td>High Temperature Drop Furnace</td><td>CM Inc.</td><td>1706 BL</td><td>1,700 &amp;#176;C Drop Furnace used to melt samples</td></tr><tr><td>Graphite Crucibles</td><td>SCP Science</td><td>040-060-041</td><td>27 ml high purity graphite crucibles (10 pack)</td></tr><tr><td>Crucible Tongs</td><td>Grainger</td><td>5ZPV0</td><td>26 in., stainless steele tongs for handling crucibles</td></tr><tr><td>Heat Resistent Gloves</td><td>Grainger</td><td>8814-09</td><td>Gloves used to protect hands from heat during sample intro/removal</td></tr><tr><td>Mortar &amp;amp; Pestle</td><td>Fisherbrand</td><td>S337631</td><td>300 ml, Ceramic mortar and pestle for powdering and mixing</td></tr><tr><td>Micro Balance</td><td>Grainger</td><td>8NJG2</td><td>220 g Cap, high precision scale for measuring powder mass</td></tr><tr><td>Spatulas</td><td>Fisherbrand</td><td>14374</td><td>Metal spatulas for measure small quantities of powder</td></tr><tr><td>SiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>274739-5KG</td><td>Quartz Sand&amp;nbsp; CAS Number: 14808-60-7</td></tr><tr><td>Al&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O&lt;sub&gt;3&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>11028-1KG</td><td>Aluminum Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1344-28-1</td></tr><tr><td>CaO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>12047-2.5KG</td><td>Calcium Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1305-78-8</td></tr><tr><td>FeO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>400866-25G</td><td>Iron Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1345-25-1</td></tr><tr><td>MgO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>342793-250G</td><td>Magnesium Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1309-48-4</td></tr><tr><td>Na&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>36712-25G</td><td>Sodium Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1313-59-3</td></tr><tr><td>KOH</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>278904-250G</td><td>Potasium Hydroxide Pellets&amp;nbsp; CAS Number: 12030-88-5</td></tr><tr><td>MnO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>377201-500G</td><td>Manganese Oxide Powder&amp;nbsp; CAS Number: 1344-43-0</td></tr><tr><td>TiO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>791326-5G</td><td>Titanium Oxide Beads&amp;nbsp; CAS Number: 12188-41-9</td></tr></tbody></table>

production of synthetic nuclear melt glass

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we outline a novel process for producing bulk surface debris using a high temperature furnace. The material developed in this study is physically and chemically similar to trinitite (the melt glass produced by the first nuclear test). This synthetic nuclear melt glass is assumed to be similar to the vitrified material produced near the epicenter (ground zero) of any surface nuclear detonation in a desert environment. The process outlined here can be applied to produce other types of nuclear melt glass including that likely to be formed in an urban environment. This can be accomplished by simply modifying the precursor matrix to which this production process is applied. The melt glass produced in this study has been analyzed and compared to trinitite, revealing a comparable crystalline morphology, physical structure, void fraction, and chemical composition.

הדגימות שאינן רדיואקטיביים מיוצרות במחקר זה כבר לעומת trinitite ואיורים 1-3 מראים כי הנכסים ומורפולוגיה הפיזיים הם אכן דומים. איור 1 מספק תמונות החושפות את הדמיון בצבע ובמרקם שהם נצפו ברמת מקרוסקופית. איור 2 מראה תמונות מיקרוסקופ אלקטרוני סורק (SEM) משני אלקטרונים (SE) שחושפות תכונות דומות ברמת מיקרון. ניתוח SEM בוצע באמצעות תוכנת SEM וSEM. חללים רבים הם נצפו בשני trinitite ודגימות סינתטיות. הפגמים וההטרוגניות הם דומים בשני גם כן. איור 3 מספקת השוואה של אבקת X-Ray השתברות (P-XRD) ספקטרום לtrinitite ודגימות סינתטיות. ניתוח P-XRD בוצע על trinitite ודגימות זכוכית להמיס סינתטיות באמצעות diffractometer X-ray עם גלאי 3D. מקור רנטגן היה האנודה Cu נקבעה על 40 מילי-אמפר ו -45 קילו וולט. חריץחלון של 1/4 ° 2θ שימש יחד עם עקיפה צורמת 1/8 ° 2θ נגד פיזור. כל הדגימות נמדדו באמצעות סיליקון (001) בעל מדגם לא-רקע ונקבעו לספין על 4 מהפכות / sec. כל הספקטרום נרכש מ- 10 מעלות 2θ 100 ° 2θ. קוורץ הוא הווה המינרלים רק בשני המקרים, ועוצמות השיא דומות, המצביעים על מידה דומה של הֶעְדֵר צוּרָה 3. תוצאות אלו עולות בקנה אחד עם מחקרים קודמים של trinitite 15,16,12,17 וסוגים אחרים של זכוכית להמיס גרעינית. 18,19 <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/53473/53473fig1.jpg" /> איור 1. השוואה מקרוסקופית של trinitite וזכוכית להמיס גרעינית סינתטית. (א) צילום מראה את המשטח העליון של מדגם trinitite, צילום (ב) מראה את המשטח העליון של produc מדגם הזכוכית להמיס גרעיני סינטטי<html> אד ב UT, צילום (C) המציג את המבנה הפנימי (תצוגת חתך) של מדגם trinitite, צילום (ד &#39;) מראה את המבנה הפנימי של מדגם זכוכית להמיס גרעיני סינטטי. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53473/53473fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/53473/53473fig2.jpg" /> איור 2. השוואה מיקרוסקופית של trinitite וזכוכית להמיס גרעינית סינתטית. SEM תמונות המציגות את הפרטים של מיקרו של trinitite (תמונות למעלה) וזכוכית סינתטית גרעינית להמיס (תמונות למטה). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53473/53473fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> ד / 53,473 / 53473fig3.jpg &quot;/&gt; איור 3. מורפולוגיה הקריסטל של trinitite וזכוכית להמיס גרעינית סינתטית. ספקטרום P-XRD של trinitite (קו כחול) וזכוכית סינתטית גרעינית להמיס (קו אדום). הקווים האנכיים, מקווקוים הירוקים מייצגים את המיקומים של פסגות בדרך כלל קשורות עם קוורץ. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/53473/53473fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Production of Synthetic Nuclear Melt Glass at JoVE.com

Production of Synthetic Nuclear Melt Glass

A protocol for the production of synthetic nuclear melt glass, similar to trinitite, is presented.

ייצור סינטטי גרעינית ממיסים זכוכית

Realistic surrogate nuclear debris is needed within the nuclear forensics community to test and validate post-detonation analysis techniques. Here we ...

production-of-synthetic-nuclear-melt-glass

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

9.4K Views.  United States Military Academy. A protocol for the production of synthetic nuclear melt glass, similar to trinitite, is presented.

Video: Production of Synthetic Nuclear Melt Glass

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic glasses (MGs). Despite their amorphous nature, the identification of hyperfine interactions unveils faint structural modifications. For this purpose, we have employed two techniques that utilize nuclear resonance among nuclear levels of a stable 57Fe isotope, namely M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering (NFS) of synchrotron radiation. The effects of heat treatment upon (Fe2.85Co1)77Mo8Cu1B14 MG are discussed using the results of ex situ and in situ experiments, respectively. As both methods are sensitive to hyperfine interactions, information on structural arrangement as well as on magnetic microstructure is readily available. M&#246;ssbauer spectrometry performed ex situ describes how the structural arrangement and magnetic microstructure appears at room temperature after the annealing under certain conditions (temperature, time), and thus this technique inspects steady states. On the other hand, NFS data are recorded in situ during dynamically changing temperature and NFS examines transient states. The use of both techniques provides complementary information. In general, they can be applied to any suitable system in which it is important to know its steady state but also transient states.

Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses

Here, we present a protocol to describe ex situ and in situ investigations of structural transformations in metallic glasses. We employed nuclear-based analytical methods which inspect hyperfine interactions. We demonstrate the applicability of M&#246;ssbauer spectrometry and nuclear forward scattering of synchrotron radiation during temperature-driven experiments.

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

We demonstrate the use of two nuclear-based analytical methods that can follow the modifications of microstructural arrangement of iron-based metallic ...

Molten-Salt Synthesis of Complex Metal Oxide Nanoparticles

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. Here, we introduce the molten-salt synthesis (MSS) method for making metal oxide nanomaterials. Advantages over other methods include its simplicity, greenness, reliability, scalability, and generalizability. Using pyrochlore lanthanum hafnium oxide (La2Hf2O7) as a representative, we describe the MSS protocol for the successful synthesis of complex metal oxide nanoparticles (NPs). Furthermore, this method has the unique ability to produce NPs with different material features by changing various synthesis parameters such as pH, temperature, duration, and post-annealing. By fine-tuning these parameters, we are able to synthesize highly uniform, non-agglomerated, and highly crystalline NPs. As a specific example, we vary the particle size of the La2Hf2O7&#160;NPs by changing the concentration of the ammonium hydroxide solution used in the MSS process, which allows us to further explore the effect of particle size on various properties. It is expected that the MSS method will become a more popular synthesis method for nanomaterials and more widely employed in the nanoscience and nanotechnology community in the upcoming years.

Here, we demonstrate a unique, relatively low-temperature, molten-salt synthesis method for preparing uniform complex metal oxide lanthanum hafnate nanoparticles.

מלח מותכת סינתזה של חלקיקי תחמוצת מתכת מורכבים

The development of feasible synthesis methods is critical for the successful exploration of novel properties and potential applications of nanomaterials. ...

Chemistry

Optimized Sealing Process and Real-Time Monitoring of Glass-to-Metal Seal Structures

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to demonstrate a novel protocol to characterize and measure residual stress in a glass-to-metal seal structure without destroying the insulation and hermeticity of sealing materials. In this research, a femto-laser inscribed fiber Bragg grating sensor is used. The glass-to-metal seal structure that is measured consists of a metal shell, sealing glass, and Kovar conductor. To make the measurements worthwhile, the specific heat treatment of metal-to-glass seal (MTGS) structure is explored to obtain the model with best hermeticity. Then, the FBG sensor is embedded into the path of sealing glass and becomes well-fused with the glass as the temperature cools to RT. The Bragg wavelength of FBG shifts with the residual stress generated in sealing the glass. To calculate the residual stress, the relationship between Bragg wavelength shift and strain is applied, and the finite element method is also used to make the results reliable. The online monitoring experiments of residual stress in sealing glass are carried out at different loads, such as high temperature and high pressure, to broaden functions of this protocol in harsh environments.

Key procedures to optimize the sealing process and achieve real-time monitoring of the metal-to-glass seal (MTGS) structure are described in detail. The embedded fiber Bragg grating (FBG) sensor is designed to achieve online monitoring of temperature and high-level residual stress in the MTGS with simultaneous environmental pressure monitoring.

תהליך איטום מיטבי וניטור זמן-אמת של מבני חותם זכוכית-מתכת

Residual stress is an essential factor to keeping the hermeticity and robustness of a glass-to-metal seal structure. The purpose of this report is to ...

Comparison of Two Different Synthesis Methods of Single Crystals of Superconducting Uranium Ditelluride

Single crystal specimens of the actinide compound uranium ditelluride, UTe2, are of great importance to the study and characterization of its dramatic unconventional superconductivity, believed to entail spin-triplet electron pairing. A variety in the superconducting properties of UTe2 reported in the literature indicates that discrepancies between synthesis methods yield crystals with different superconducting properties, including the absence of superconductivity entirely. This protocol describes a process to synthesize crystals that exhibit superconductivity via chemical vapor transport, which has consistently exhibited a superconducting critical temperature of 1.6 K and a double transition indicative of a multi-component order parameter. This is compared to a second protocol that is used to synthesize crystals via the molten metal flux growth technique, which produces samples that are not bulk superconductors. Differences in the crystal properties are revealed through a comparison of structural, chemical, and electronic property measurements, showing that the most dramatic disparity occurs in the low-temperature electrical resistance of the samples.

Here, we present a protocol to synthesize two types of UTe2 crystals: those exhibiting robust superconductivity, via chemical vapor transport synthesis, and those lacking superconductivity, via molten metal flux synthesis.

השוואה של שתי שיטות סינתזה שונות של גבישים בודדים של דיטלורייד אורניום מוליך-על

Single crystal specimens of the actinide compound uranium ditelluride, UTe2, are of great importance to the study and characterization of its dramatic ...

סינתזה הידרותרמית של ננו-חלקיקים זוהרים מתמשכים

Synthesis of Persistent Luminescent Nanoparticles for Rewritable Displays and Illumination Applications

Persistent luminescent nanoparticles (PLNPs) possess the capabilities to maintain extended longevity and robust emission even after the excitation has ceased. PLNPs have been widely used across various domains, including information displays, data encryption, biological imaging, and artistic decoration with sustained and vivid luminosity, providing boundless possibilities for a variety of innovative technology and artistic projects. This protocol focuses on an experimental procedure for the hydrothermal synthesis of PLNPs. The successful synthesis of enduring luminescent nanomaterials with Mn2+ or Cr3+ serving as a luminescent center in Zn2GeO4: Mn (ZGO: Mn) or ZnGa2O4: Cr highlights the universality of this synthetic method. On the other hand, the optical properties of ZGO: Mn can be changed by adjusting the pH of precursor solutions, demonstrating the tunability of the protocol. When charged with ultraviolet (UV) at a wavelength of 365 nm for 3 min and then stopped, PLNPs exhibit the remarkable capacity to generate afterglow efficiently and consistently, which makes them ideal for making two-dimensional rewritable displays and three-dimensional transparent, luminous artworks. This protocol outlined in this paper provides a feasible method for the synthesis of persistent luminescent nanoparticles for further illumination and imaging applications, opening up novel prospects for the fields of science and art.

מחבר זרקור: קידום הדמיה ביולוגית וטיפול בננו-חומרים פונקציונליים

A protocol is presented for the synthesis of persistent luminescent nanomaterials (PLNPs) and their potential applications in rewritable displays and artistic processing utilizing the afterglow effect under ultraviolet light (365 nm) irradiation.

סינתזה של ננו-חלקיקים זוהרים מתמידים עבור תצוגות לצריבה חוזרת ויישומי תאורה

Persistent luminescent nanoparticles (PLNPs) possess the capabilities to maintain extended longevity and robust emission even after the excitation has ...

Fluid-cell Raman Spectroscopy for operando Studies of Reaction and Transport Phenomena during Silicate Glass Corrosion

Fluid-cell Raman Spectroscopy (FCRS) enables the real-time and space-resolved (operando) study of reaction mechanisms, kinetics, and their mutual interactions with transport processes during silicate glass corrosion at the micrometer scale and at elevated temperatures. This manuscript provides a detailed protocol for setting up an FCRS experiment, exemplified by a corrosion experiment with a ternary Na borosilicate glass and a 0.5 M NaHCO3 solution at a temperature of 86 &#177; 1 &#176;C. The protocol involves (i) sample preparation, (ii) assembly of the fluid cell, and (iii) setting of Raman measurement parameters for collecting Raman spectra across the sample/solution interface in regular time intervals. The results from the experiment show the formation of a water-rich zone between a silica-based surface alteration layer (SAL) and the pristine glass, which is an intrinsic feature of an interface-coupled dissolution-precipitation model for the formation of a SAL during silicate glass corrosion. The ability to track the reaction and transport processes during the corrosion of silicate glasses and potentially of other transparent materials, spatially resolved and in real-time, represents a unique strength of this technique, overcoming the disadvantages of conventional analysis of multi-step quenching experiments. The corrosion of the top side of the glass sample represents a current issue, reducing spatial resolution at depth due to precipitation within the laser pathway. This is caused by a solution-filled gap between the sapphire window of the fluid cell lid and the top side of the monolith, which is difficult to avoid during the experimental setup. This must be taken into account when choosing the depth at which the measurement should be made. In a few cases, the formation of air bubbles was observed, which disrupted or even led to the termination of the experiment. However, this can be avoided by carefully setting up the experiment, which requires little practice.

Fluid-cell Raman Spectroscopy (FCRS) enables in operando observations of reaction and transport phenomena during the aqueous corrosion of silicate glasses at a microscopic level, at elevated temperatures, and in real-time. Without interrupting ongoing processes, FCRS provides information about reaction mechanisms, kinetics, and transport processes.

ספקטרוסקופיה של תא נוזל רמאן למחקרי אופרנדו של תופעות תגובה והובלה במהלך קורוזיה של זכוכית סיליקט

Fluid-cell Raman Spectroscopy (FCRS) enables the real-time and space-resolved (operando) study of reaction mechanisms, kinetics, and their mutual ...

Fabricating Optical-quality Glass Surfaces to Study Macrophage Fusion

Visualizing the formation of multinucleated giant cells (MGCs) from living specimens has been challenging due to the fact that most live imaging techniques require propagation of light through glass, but on glass macrophage fusion is a rare event. This protocol presents the fabrication of several optical-quality glass surfaces where adsorption of compounds containing long-chain hydrocarbons transforms glass into a fusogenic surface. First, preparation of clean glass surfaces as starting material for surface modification is described. Second, a method is provided for the adsorption of compounds containing long-chain hydrocarbons to convert non-fusogenic glass into a fusogenic substrate. Third, this protocol describes fabrication of surface micropatterns that promote a high degree of spatiotemporal control over MGC formation. Finally, fabricating glass bottom dishes is described. Examples of use of this in vitro cell system as a model to study macrophage fusion and MGC formation are shown.

This protocol describes the fabrication of optical-quality glass surfaces adsorbed with compounds containing long-chain hydrocarbons that can be used to monitor macrophage fusion of living specimens and enables super-resolution microscopy of fixed specimens.

בדיית משטחי זכוכית אופטית באיכות ללמוד פיוז'ן מקרופאג

Visualizing the formation of multinucleated giant cells (MGCs) from living specimens has been challenging due to the fact that most live imaging ...

Immunology and Infection

Synthesis of Nine-atom Deltahedral Zintl Ions of Germanium and their Functionalization with Organic Groups

Although the first studies of Zintl ions date between the late 1890's and early 1930's they were not structurally characterized until many years later.1,2 Their redox chemistry is even younger, just about ten years old, but despite this short history these deltahedral clusters ions E9n- (E = Si, Ge, Sn, Pb; n = 2, 3, 4) have already shown interesting and diverse reactivity and have been at the forefront of rapidly developing and exciting new chemistry.3-6 Notable milestones are the oxidative coupling of Ge94- clusters to oligomers and infinite chains,7-19 their metallation,14-16,20-25 capping by transition-metal organometallic fragments,26-34 insertion of a transition-metal atom at the center of the cluster which is sometimes combined with capping and oligomerization,35-47 addition of main-group organometallic fragments as exo-bonded substituents,48-50 and functionalization with various organic residues by reactions with organic halides and alkynes.51-58 
This latter development of attaching organic fragments directly to the clusters has opened up a new field, namely organo-Zintl chemistry, that is potentially fertile for further synthetic explorations, and it is the step-by-step procedure for the synthesis of germanium-divinyl clusters described herein. The initial steps outline the synthesis of an intermetallic precursor of K4Ge9 from which the Ge94- clusters are extracted later in solution. This involves fused-silica glass blowing, arc-welding of niobium containers, and handling of highly air-sensitive materials in a glove box. The air-sensitive K4Ge9 is then dissolved in ethylenediamine in the box and then alkenylated by a reaction with Me3SiC&equiv;CSiMe3. The reaction is followed by electrospray mass spectrometry while the resulting solution is used for obtaining single crystals containing the functionalized clusters [H2C=CH-Ge9-CH=CH2]2-. For this purpose the solution is centrifuged, filtered, and carefully layered with a toluene solution of 18-crown-6. Left undisturbed for a few days, the so-layered solutions produced orange crystalline blocks of [K(18-crown-6)]2[Ge9(HCCH2)2]&bull;en which were characterized by single-crystal X-ray diffraction. 
The process highlights standard reaction techniques, work-up, and analysis towards functionalized deltahedral Zintl clusters. It is hoped that it will help towards further development and understanding of these compounds in the community at large.

We present the high-temperature synthesis of intermetallic precursors K4Ge9, their dissolution in ethylenediamine to form Ge94- deltahedral Zintl ions, and the reaction of the clusters with alkynes to form organo-Zintl ions. The latter are characterized by electrospray mass spectrometry in solutions and by single-crystal X-ray diffraction in the solid state.

סינתזה של לתשעה אטום יונים Zintl Deltahedral של גרמניום functionalization שלהם עם קבוצות אורגניים

Although the first studies of Zintl ions date between the late 1890's and early 1930's they were not structurally characterized until many years later.1,2 ...

ייצור סינטטי גרעינית ממיסים זכוכית

Summary

Explore More Videos

שיטות של באתרו לשעבר בחיי עיר חקירות של המרות מבניים: המקרה של התגבשות של משקפיים מתכתי

מלח מותכת סינתזה של חלקיקי תחמוצת מתכת מורכבים

תהליך איטום מיטבי וניטור זמן-אמת של מבני חותם זכוכית-מתכת

השוואה של שתי שיטות סינתזה שונות של גבישים בודדים של דיטלורייד אורניום מוליך-על

סינתזה של ננו-חלקיקים זוהרים מתמידים עבור תצוגות לצריבה חוזרת ויישומי תאורה

סינתזה של ננו-חלקיקים זוהרים מתמידים עבור תצוגות לצריבה חוזרת ויישומי תאורה

סינתזה של ננו-חלקיקים זוהרים מתמידים עבור תצוגות לצריבה חוזרת ויישומי תאורה

ספקטרוסקופיה של תא נוזל רמאן למחקרי אופרנדו של תופעות תגובה והובלה במהלך קורוזיה של זכוכית סיליקט

בדיית משטחי זכוכית אופטית באיכות ללמוד פיוז'ן מקרופאג

סינתזה של לתשעה אטום יונים Zintl Deltahedral של גרמניום functionalization שלהם עם קבוצות אורגניים