即使是微量的钚也对人类健康和环境有害。但是钚也帮助我们研究宇宙:同位素钚-244暗示着核合成和中子星合并。因此，研究人员需要找到方法来检测他们所谓的“超微量”钚。超微量指的是一种物质的微量含量——类似于单个人类细胞中DNA核苷酸的质量。研究人员现在已经使用特殊的激光来研究钚光离的指纹。这是从光中吸收足够的能量，导致一个电子离开并产生一个正离子。这项技术使研究人员能够以创纪录的效率识别出超痕量的钚原子。
探测钚对许多科学研究领域都很重要。它是核取证和保障、环境科学、反应堆安全和天体物理学等研究的一部分。在其他变量中，科学家研究了样品中钚的浓度和各种同位素的比例。然而，这些样品通常只含有极微量的这种元素。有了这项新技术，核物理学家将钚的激光电离效率提高了十倍。这就为共振电离质谱分析释放了更多的这种元素。
研究人员用钛-蓝宝石激光器研究了钚的三步共振光离谱。目标是开发更有效的激光电离方案，通过共振电离质谱对钚同位素进行超痕量分析。这种技术可以使各种应用受益。例如，钚-244是寿命最长的钚同位素，其半衰期约为8000万年，在深海地壳和沉积物中对其的观察告诉科学家一些关于中子星合并中化学元素的核合成的信息。对于这些应用，科学家需要极其灵敏的分析技术来表征钚同位素及其丰度。
在这项研究中，来自橡树岭国家实验室和田纳西大学诺克斯维尔分校的研究人员使用了三束脉冲掺钛蓝宝石激光束来检测钚光离产生的光谱。该技术使用三级光子逐步谐振激发原子，以实现极高的元素选择性。产生的离子被质量选择性地检测。这导致了极好的同位素选择性和不受欢迎的物种的背景抑制。研究人员观察到13个新的第二步能级，他们选择了6个来研究大量的第三步状态。这些努力导致了一种高效的三步方案的确定，对钚的整体电离效率超过50%，比之前报道的电离效率提高了10倍。
