近期，北京大学物理学院技术物理系、核物理与核技术全国重点实验室杨晓菲课题组依托中国原子能科学研究院北京放射性核束装置BRIF（Beijing Radioactive Ion-beam Facility），成功实现了自主研发的高分辨率、高灵敏度共线共振电离谱仪-PLASEN系统 (Precision LAser Spectroscopy for Exotic Nuclei)的不稳定核在线应用, 主要技术指标达到国际最高水准。相关成果以“Commissioning and full realization of a collinear resonance ionization spectroscopy setup at Beijing Radioactive Ion-beam Facility”为题，于2026年6月12日发表于Physical Review Research上。

原子核自旋、磁矩、电四极矩和电荷半径等基本性质，是理解原子核结构和核子—核子相互作用的重要物理量。这些性质不仅可以揭示远离稳定线原子核中的奇特结构现象，也为检验和发展现代原子核理论模型提供关键实验基准。多学科交叉的激光核谱技术通过精确测量原子核外电子能级的超精细结构和同位素位移，从而提取原子核基本性质，是研究不稳定原子核的重要实验手段之一。近年来，核性质测量不断向远离稳定线的不稳定核区拓展。然而，不稳定原子核通常具有半衰期短、产额低、同量异位素杂质多等特点，对实验技术提出了极高要求。因此，发展兼具高分辨率和高灵敏度的新一代激光核谱技术，已成为国际放射性核束实验室的重要发展方向。

图1：BRIF上PLASEN谱仪整体示意图

本工作中，研究团队在前期离线PLASEN技术成功实现的基础上(Y.S. Liu et al., Nuclear Science and Techniques, 37, 13(2026)[封面文章]；H.R.Hu et al., Science Bulletin 70，2721(2025))，在 BRIF 装置上全面调试了 PLASEN 系统（如图1所示）。该系统由射频四极冷却聚束器(radio-frequency quadrupole cooler buncher: RFQ-cb) 和共线共振电离激光谱仪组成，可为不稳定原子核和放射性分子的精密激光谱研究提供高品质实验平台。利用BRIF提供放射性Rb离子束，研究团队证明，BRIF 放射性离子束原有的较大能量离散问题可以通过 RFQ-cb 得到有效抑制，从而获得适用于高精度光谱实验测量的高品质放射性离子脉冲束。在此基础上，团队完成了对丰中子Rb同位素在线激光谱测量，实现了约 100 MHz 半高宽的高分辨率和约 1:200 的高探测效率，达到和前期离线稳定核测量同等水平（H.R.Hu et al., Science Bulletin 70，2721(2025)）。该性能达到了国际上最先进共线共振电离谱（欧洲核子研究中心ISOLDE放射性束装置的CRIS终端）最好水平，标志着 PLASEN 系统在 BRIF 上已具备开展高精度不稳定核激光谱研究的能力。研究团队进一步测量了^92,95Rb等丰中子同位素的超精细结构光谱，并提取了相关原子核基本性质参数。所得结果与已有文献值在误差范围内一致，充分验证了 PLASEN 系统的性能和可靠性。

BRIF 装置上首次共线共振电离谱在线实验的成功，表明 PLASEN 实验终端已成为一个高分辨率、高灵敏度的先进激光谱研究平台。该平台将为今后开展不稳定原子核基本性质、奇特核结构以及放射性分子相关前沿物理问题研究提供重要实验条件。此外，高分辨率共线共振电离谱技术还可以选择性电离并分离长寿命同核异能态，从而为衰变谱学实验提供高纯度束流。这一能力对于核结构、核天体物理研究等方向也具有重要意义。

北京大学物理学院技术物理系博士研究生梅文聪、胡晗睿、郭洋帆、严周为论文共同第一作者，北京大学杨晓菲教授与中国原子能科学研究院唐兵研究员为该论文通讯作者。合作单位还包括中国科学院近代物理研究所、兰州大学、北京师范大学、华南师范大学、日本九州大学和日本理化学研究所。上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、以及核物理与核技术全国重点实验室的支持。