贮氢金属多层膜制备技术及吸氢性能研究

研究了用电子束蒸发方法在Mo底衬上制备Ti-Ni复合膜和在SiO2底衬上制备Mo-Ti-Ni复合膜的方法,用离子束分析方法测量了各膜层的厚度,并对样品的吸氢性能进行了分析。研究发现,Ti膜表面镀Ni后,其吸氢温度降低,吸氢总量增加,表明其吸氢活性增强;Mo-Ti-Ni复合膜在Ti氢化后与SiO2底衬结合良好,并具有较高的强度,但这种膜对底衬的清洁度要求更高;50nm的Ti膜难以吸氢,原因可能是膜制备过程中温度过高,导致Mo-Ti-Ni之间扩散加深,形成相对过厚的过渡层,这还需进一步研究。     

强脉冲离子束在金属中引起的应力波效应

金属在强脉冲离子束辐照及其后的快速冷却过程中所经历的应力过程是强脉冲离子束金属材料改性的最重要的机制之一。对应于这种过程，金属材料的微观结构和微硬度发生了改变。本文以45＃钢和纯铝为样品，将实验中测量到的不同强度的强脉冲辐照后样品微硬度和微观结构的变化与热力学计算所描述的热力学过程相对照，解释了出现微硬度双峰是由于应力波的形成和传播使然，并预言了由于应力波的在样品背面的反射，在较强能通量的强脉冲离子束辐照下样品背表面一定深度处也会出现微硬度增加的现象，该现象已被实验所证实。     

贮氢合金吸氢致应力的实验研究和数学推导

贮氢合金已被广泛用作氚的贮存和增压材料，在吸放氢过程中发生晶格的膨胀和收缩，其非均匀形变对结构容器(贮氢床)的器壁产生应力，材料粉化导致自压实，形成应力集中。采用电阻应变测量法研究了贮氢合金吸放氢循环床体壁应力与循环次数、贮氢容量、壁厚以及装料分额的关系，并从理论上推导了壁应力与贮量的关系。     

强脉冲离子束在金属中引起的应力波效应

金属在强脉冲离子束辐照及其后的快速冷却过程中所经历的应力过程是强脉冲离子束金属材料改性的最重要的机制之一。对应于这种过程 ,金属材料的微观结构和微硬度发生了改变。本文以 4 5 #钢和纯铝为样品将实验中测量到的不同强度的强脉冲辐照后样品微硬度和微观结构的变化与热力学计算所描述的热力学过程相对照 ,解释了出现微硬度双峰是由于应力波的形成和传播使然 ,并预言了由于应力波的在样品背面的反射 ,在较强能通量的强脉冲离子束辐照下 ,样品背表面一定深度处也会出现微硬度增加的现象 ,该现象已被实验所证实。     

含氧贮氢合金的研究现状

文章概述了含氧贮氢合金的研究现状,着重介绍了含氧贮氢合金及其氢化物的稳定性原则、组成、结构与性能关系,并对该类材料的研究趋势作了评述。简要介绍了本研究组在Zr3V3Ox 贮氢合金方面的研究工作。     

变温法测量贮氢材料-氢系P-C-T曲线

描述了采用变温法测量室温下平衡压为10-3～10-5 Pa量级、易于毒化的贮氢材料-氢系P-C-T曲线的测量原理、装置和具体测试步骤等,并通过测量贮氢材料-氢系P-C-T曲线检验了变温法的操作可行性,同时对变温法的特点和存在的问题进行了初步分析.     

氢同位素的交换与置换

固体表面吸附的氢同位素具有自发与气相氢同位素交换并达到某种程度平衡的性质,这种交换作用在金属氢化物表面同样存在.由于金属氢化物体系一般具有氢同位素效应,使得交换平衡时气-固相间的同位素丰度发生变化.利用这种性质可以进行金属氢化物柱内氢同位素间的置换,实现工程方面的应用.     

Ti-Mo互扩散界面吸氢同位素效应的离子束分析研究

为探究Ti-Mo互扩散对金属吸氢的影响,本文采用离子束分析方法对Ti-Mo薄膜的膜-基互扩散界面的吸氢同位素（H和D）效应进行了研究。通过氩离子刻蚀减薄的方法有效降低了表面碳、氧杂质对样品吸氢的影响。吸氢结果表明,对于表面洁净的样品,氢化后固相中氢或氘的浓度均沿着深度随钼原子含量的增加而减小。在单一气体吸氢实验中,氢原子浓度减小的趋势较氘原子缓慢;而在氢氘混合气体吸氢实验中,当容器中的氢氘压强比p(H2)∶p(D2)≥05∶1时,固体中氘氢浓度之比随钼浓度的增加而降低,但当p(H2)∶p(D2)<05∶1时,氘氢浓度之比随钼浓度的增加而升高。因此,由于Ti Mo界面的互扩散,吸氢出现了显著的氢同位素效应,钼的存在不利于体系对氢同位素气体的吸收。     

氢同位素D、T从气相到液相的氢-水交换实验研究

采用Pt-SDB疏水催化剂和亲水填料混装进行含氘、氚氢气与水的液相催化交换实验，研究反应温度、气体流量和液体流量对D、T转化率以及H-D、H-T的总传质系数Kya的影响。研究结果表明：在相同操作条件下，T的转化率η(H-T)比D的转化率η(H-T)高，H-T的总传质系数比H-D的高；从D、T转化率随气体流量和液体流量的变化趋势可知，气体流量对D、T转化率的影响较大；选择合适的反应温度即可获得较佳的转化率和总传质系数。在实际工艺中，反应温度选为45℃较适宜。     

高分辨氢同位素质谱仪的研制与应用

基于聚变核材料科研和生产、高温气冷堆产氚、氚放射性环境监测的需要设计了一套用于氢同位素分析的高分辨氢同位素质谱仪（HR-IRMS）,通过简单易操作的压强法配气系统,建立了氢氘氚配气装置。所研制的HR-IRMS仪器分辨率达2210,测量精密度达0.02%,相对原子质量范围为1~150。比对分析表明,其具有良好的运行稳定性和测定结果准确性,可实现氢同位素直接分析。     

BRISOL钾同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器（BRISOL）采用一台100 MeV回旋加速器提供的最大200 μA的质子束打靶在线产生放射性核束,其最高质量分辨率好于20 000。2015年,BRISOL装置建成并使用05 μA质子束轰击氧化钙靶产生了37K+、38K+放射性核束,其中38K+的产额为1×106 pps。为了提高氧化钙靶产生钾放射性核束的产额以满足物理用户需求,BRISOL于近期开展了氧化钙靶的在线实验。实验中使用氧化钙靶产生了36～38K+、43K+、45～47K+等多种放射性核束,同时将38K+的最大产额提高到了112×1010 pps。本文详细介绍氧化钙靶的研制及在线实验结果。     

BRISOL钠同位素放射性核束的产生

北京放射性核束装置在线同位素分离器（BRISOL）采用100 MeV、200 μA回旋加速器提供的质子束打靶产生中、短寿命放射性核束,在线分析后供物理用户使用,其质量分辨率好于20 000。为开展²⁰Na核的奇异衰变特性研究,研制了氧化镁靶,并采用100 MeV质子束轰击氧化镁靶在线产生了^20～26Na⁺的钠同位素放射性核束。当质子束流强为8 μA时,²⁰Na⁺离子束的最大产额为2×10⁵ s^-1,²¹Na⁺离子束的最大产额为4×10⁸ s^-1。完成了北京放射性核束装置首个放射性核束物理实验,累计供束近200 h。     

北京放射性核束装置在线同位素分离器的研制

北京放射性核束装置在线同位素分离器（BRISOL）采用100 MeV、200 μA回旋加速器提供的质子束打靶产生中、短寿命放射性核束,进行在线分析后供物理用户使用,其质量分辨率好于20 000。BRISOL装置现已建成,并开展了氧化镁、氧化钙靶的在线实验,在线产生了³⁷K⁺、³⁸K⁺、²⁰Na⁺、²¹Na⁺等多种放射性核束。本文详细介绍该装置的研制及运行情况。     

氧化锆检测器在微量氢同位素色谱分析中的应用研究

针对氦气与氢同位素气体热导性差异较小的问题,以氧化锆原电池为气相色谱检测器、改性γ-Al_2O_3为填充柱,在液氮温度(77K)下系统研究了氧化锆检测器测量氢同位素的影响因素,对氦气中微量氢同位素气体进行了分离测试。结果表明,氧化锆检测器的最佳工作温度约为700℃,在载气流速为60mL/min条件下,仪器测量的相对标准偏差小于1%,该方法对H2的检测下限可达15ppm,对D2的检测下限可达40ppm,样品检测的相对误差小于5%。以上结果表明,氧化锆检测器可用于氦气中微量氢同位素的分析测量。     

重水中氢氧同位素的质谱分析

用高分辨率质谱计分析了重水中氢与氧的同位素组成；分析了重水的分子组成、质谱中的单电荷离子；利用高分辨率质谱峰相对强度，计算了重水中的氢氧同位素组成。结果表明，高分辨率质谱法分析重水，可同时分析其中的氢同位素和氧同位素，并且用样量小，结果可靠。     

脉冲离子束作用下金属氚化物氦释放测量技术研究

为认识脉冲离子束作用下金属氚化物的氦释放行为,建立了脉冲离子束作用下金属氚化物氦释放测量系统。利用标准体积气体取样装置,采用气体反扩散法,对系统的容积比、灵敏度进行了实验标定。在此基础上,发展了脉冲离子束作用下金属氚化物氦释放的测量技术,开展了脉冲离子束作用下金属氚化物氦释放实验研究。结果显示,单次脉冲离子束作用下金属氚化物的氦释放呈脉冲式,释放量最大可达10~(13)个原子以上。     

金属氢化物法分离氢同位素研究进展

简要介绍了近50多年来金属氢化物法氢同位素分离研发进展和现状。基于金属氢化物法在化学吸附平衡上的差异,各国发展了多种增强该吸附差异的氢同位素分离方法,并对相关吸附材料进行了研究。本文主要介绍了金属氢化物分离氢同位素方法的产生、发展简史,以及各国相关研究的特点和最新进展,并对今后的氢同位素分离研究发展提出初步的想法。     

加热去氩处理工艺对离子束混合沉积的C-SiC涂层阻氢性能的影响

利用Ar＋离子束混合技术在不锈钢基体上沉积C-SiC涂层，然后对部分样品进行加热去氩处理（400℃，30min），再用5keV氢离子源辐照样品。通过扫描电镜（SEM）的表面形貌观察、二次离子质谱仪（SIMS）的H与Ar元素深度分布和正离子质谱分析，研究去氩处理对氢离子辐照的C-SiC涂层的形貌和阻氢性能的影响。结果表明，经去氩处理，样品中不锈钢基体内的氢浓度降低了80%，显示出去氩处理的C-SiC涂层具有更高的阻氢性能。研究结果将为该技术应用于不锈钢基体上C-SiC涂层制备工艺的进一步改善提供依据。