為了使美國在稀有的外來元素方面自給自足，橡樹嶺國家實驗室（ORNL）開發(fā)了最新一代的電磁同位素分離器（EMIS），以收獲整個周期表的穩(wěn)定同位素。在第二次世界大戰(zhàn)期間，致力于為盟國開發(fā)世界上第一顆原子彈的曼哈頓項目的科學(xué)家們需要一種方法來分離裂變同位素鈾235和非裂變同位素鈾238。在除了時間之外基本上沒有任何資源的情況下，他們嘗試了幾種不同的技術(shù)，其中一種是回旋加速器的衍生產(chǎn)品，稱為加利福尼亞大學(xué)回旋加速器（calutron）。

回旋加速器的工作原理是在氣態(tài)原子中誘發(fā)電荷，然后在電場中對其進行加速。然后這些加速的原子被一個磁場所偏轉(zhuǎn)。聰明之處在于，原子越重，它被偏轉(zhuǎn)的程度就越小。就鈾而言，U²³?原子的偏轉(zhuǎn)程度低于U²³?原子，將它們分離出來。

盡管這種生產(chǎn)裂變鈾的方法在戰(zhàn)后基本上被放棄，轉(zhuǎn)而采用其他方法，但ORNL還是開發(fā)了生產(chǎn)穩(wěn)定同位素的原理。也就是說，特定同位素的純樣品是完全沒有放射性的。這些被廣泛用于各種應(yīng)用，包括水和土壤管理、環(huán)境研究、營養(yǎng)評估和法醫(yī)學(xué)。

然而，ORNL在1998年關(guān)閉了其曼哈頓時代的卡魯特儀，使得美國依賴外國來源的這些難以生產(chǎn)的同位素來補充日益減少的國內(nèi)供應(yīng)。其中第一個在2018年生產(chǎn)了500毫克的稀有同位素釕-96，這是世界上任何地方都沒有的。

今天，橡樹嶺最新的第三代EMIS-3裝置的性能超過了老式的Calutrons，而后者有點不穩(wěn)定。它們難以解決質(zhì)量相近的同位素之間的差異，有時只能分離出一個序列中的每一個其他同位素。這意味著同位素必須分批進行處理和再處理，以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)姆蛛x。新機器在這方面要好得多，可以處理周期表中較重的元素，如用于核醫(yī)學(xué)和放射學(xué)的鐿-176。其他鐿的同位素也被用于量子計算。

此外，EMIS-3可以同時分離不同的同位素，因為每個EMIS單元可以獨立運行，而不是需要依次連接到一起才能完成工作。它們還可以在幾周內(nèi)重新配置，而氣體離心機同位素分離器（GCIS）則需要幾年時間。

橡樹嶺濃縮科學(xué)和工程部穩(wěn)定同位素研究、開發(fā)和生產(chǎn)部門負責(zé)人Brian Egle說："EMIS-3的好處是它是一個非常堅實的平臺，可以進一步發(fā)展。它是極其模塊化的，這使設(shè)計具有很大的靈活性。當(dāng)你關(guān)注整個周期表時，靈活性是非常重要的。如果我們需要為不同的毒性或危險性增加額外的安全工程控制，這很容易做到。"