美國科學家利用透射電鏡原位觀察粒子

礦物中U/Th發生α衰變，沿相反方向射出一對α-粒子(即He) 和α-反沖核。由α-反沖核造成的輻照損傷影響放射成因定年元素(如He、Pb等)在礦物中擴散及礦物封閉溫度，是熱年代學和U-Th-Pb定年方法的一個熱點問題，如加州理工Shuster等人近提出的He擴散陷阱模型。直到現在，熱事件仍被認為是輻照損傷恢復退火的內因。然而，來自諸如α衰變事件中α-粒子輻照本身就可能導致已存在輻照損傷的恢復。由于很難在原子或納米尺度直接觀察到這種由α衰變事件中α-粒子輻照所導致的損傷恢復，還不可能對其進行量化。

中國科學院青藏高原研究所、青藏高原地球科學創新中心研究員李偉星課題組利用美國阿貢國家實驗室的透射電鏡-原位輻照裝置，進行了先后兩步離子輻照：即先用Kr2+模擬α-反沖核損傷，再用He+模擬α-粒子退火效應。

研究人員原位觀察到礦物在α-粒子輻照過程中由非晶到晶體轉化的動態詳細過程。在He+輻照下，初已經*非晶化Durango磷灰石又出現部分重結晶，這一點可由透射電鏡照片重新出現的新晶粒以及選區衍射譜中重新出現的衍射點清楚看出，并成功進行量化。因此，礦物中α-粒子退火效應的確存在，在地質年代學和熱年代學有關α衰變事件損傷模型中必須考慮該效應及其對放射成因元素擴散的影響。

相關研究成果發表在Scientific Reports上。兩位審稿人都對該工作給予高度評價，認為“這篇很有意思的工作對從地質熱年代學到核廢料處理等領域都具有深刻意義”，“作者完成了非常漂亮的工作，把實驗室得到的結果放在一個更大的框架下，實現了與天然樣品中的損傷累積以及退火速度相比較。”