卤水中低浓度铷、铯的选择性吸附研究

卤水中铷铯资源的提取对于我国高新技术产业的发展具有重要意义,但卤水成分复杂,实现铷铯与高浓度杂质离子的分离十分困难。普鲁士蓝（FeHCF）及其类似物具有优良的铷、铯选择性,因此成为主流的铷、铯吸附材料。对比普鲁士蓝及四种类普鲁士蓝吸附剂对高盐卤水中低浓度铷、铯的吸附性能。FeHCF由于吸附效果良好、试剂价格较低而被用于后续试验。随后,探究不同因素对FeHCF吸附行为的影响,在优化条件下,铷和铯的吸附率分别为94.4%和99.4%,饱和吸附容量分别为517.3 mg/L和2.8 mg/L。最后,对吸附前后FeHCF的理化性质进行详细分析,验证了FeHCF对铷的成功选择性吸附。     

铯束管超高真空维持特性研究

铯束管超高真空长期维持特性是铯原子钟的关键技术指标之一,真空度会影响铯原子钟的性能指标及寿命。材料表面放气率是影响铯束管真空度的主要因素。在铯束管封装过程中,必须针对不同材料制定相应的真空除气工艺来减小材料的放气率,并在铯束管内安装溅射离子泵来维持真空。本文通过理论分析,得出了铯束管内的工作压力,并测试了溅射离子泵的各项性能指标、真空度与铯炉工作温度之间的关系、铯束管的真空维持特性等,研究结果为磁选态铯束管研制及测试提供了参考。     

星载铯原子钟用高精度频率合成器设计

铯束管是一种复杂电真空器件,为了实现原子鉴频功能,需要外部电路提供频率为9 192.631 770 MHz的信号激励铯原子跃迁。设计了一种铯原子钟用精确频率合成器,利用DDS原理具有非线性输出特性“AD9858+滤波器”的电路结构, 以80 MHz频率信号作为参考信号、输出频率为87.368 23 MHz的中频信号,供锁相环产生激励铯原子跃迁频率的尾数频率。合成器电路结构简单、体积小,控制参数方便计算, 在保证输出信号质量的同时, 实现了频标电路频率源的小型化。同时,满足星载铯原子钟在空间环境下正常工作的要求,在真空环境下具有良好的电性能和温度特性。该设计已经成功应用于星载铯原子钟,经过长期在轨测试,采用本文提出的高精度频率合成器设计的星载铯原子钟的准确度为-1.52×10^-12,满足指标要求。     

重力铯热管等温性能研究

为了验证铯热管研制的关键技术,通过测量热管外壁温度,在定温条件下研究了重力铯热管的等温特性和启动性能;同时,分析了冷凝段长度对铯热管等温性能的影响。实验结果表明:当加热炉温度在330～630℃,铯热管均能正常启动;加热炉温度越高,启动越快;在该温区,铯热管具有优良的传热性能;然而,当冷凝段长度为300 mm时,铯热管壁面温度出现锯齿状周期波动。从过热度的角度,分析了铯热管内部的沸腾相变传热机理;选择合适长度的冷凝段可避免周期性间歇沸腾的产生。实验结果同时也了证明铯热管在330～630℃温区可作为高效的传热元件,非常适合复现ITS-90国际温标锌凝固点。     

铯钨青铜改性PVC薄膜隔热和红外线阻隔性能

摘要：以丙烯酸酯共聚物和铯钨青铜纳米粉体为主要组分,添加PVPK-20,D626,K-80,K-92,K-63,K-61作为分散剂,采用球磨法制备铯钨青铜浆料,将其添加在PVC中制备具有隔热和红外线阻隔功能的薄膜。系统研究了研磨时间、分散剂种类和用量对铯钨青铜浆料的均一性和稳定性的影响,K-61的分散效果最好;在研磨时间相同的情况下,随着分散剂K-61用量的增加,铯钨青铜浆料的均一性和稳定性逐渐变好,当其用量超过4%时可获得良好的分散效果。在此基础上研究铯钨青铜浆料对PVC薄膜隔热和红外线阻隔性能的影响,在研磨时间相同情况下,随浆料中K-61用量的增加,PVC薄膜的红外线阻隔率增大,太阳能总透射比和可见光透射率减小。PVC中添加1.3%的浆料(K-61用量为4%,研磨72 h)所制薄膜在950 nm,1400 nm和全红外波段的红外线阻隔率分别为52.4%,60.1%和58.4%,太阳能总透射比为0.531,红外灯照射1 min温度上升6.3℃,可见光透射率为68.5%,在玻璃门窗隔热节能领域具有良好的应用前景。     

磷钼酸铵/聚丙烯酸复合凝胶吸附剂的 合成及对铯的分离

以丙烯酸为基底合成了磷钼酸铵/聚丙烯酸复合吸附剂(AMP-PA)。采用红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等方法对AMP-PA进行表征。研究了振荡时间、酸度、Cs⁺ 浓度对铯吸附的影响,及多种离子存在下吸附剂对铯离子的选择性吸附。静态实验结果表明：AMP-PA吸附铯大约5 h达到平衡;HNO₃浓度在0~3.0 mol/L范围内对铯的吸附量影响不大,吸附过程符合Langmuir方程,计算得到的最大吸附量达到4.7 mg/g;采用3.0 mol/L NH₄Cl+1.0 mol/L HNO₃解吸,解吸率大约为70%;多种离子存在下对铯离子具有选择性吸附。动态柱实验发现,AMP-PA对铯的吸附量为4.32 mg/g,解吸率约为50.4%。在高浓度杂质离子Na⁺、K⁺、Sr²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Zn²⁺、Ca²⁺存在下,AMP-PA柱可以选择性分离铯,在铯的淋洗液中Co²⁺低于检测限,含量最高的Fe³⁺分离因子为3,浓度比起始浓度降低四个数量级。     

改性白云石铷铯浸出试验研究

常压下用水从改性白云石中浸出铷和铯, 考察了温度、浸出时间、液固比、浸出液循环使用次数对铷铯浸出率的影响。试验结果表明: 改性白云石加入水中, 在浸出温度40 ℃、浸出时间120 min、液固比3∶1、浸出液循环次数为3次时, 铷和铯浸出率分别为95.13%和96.00%, 浸出效果较好。     

低浓度铯铷溶液萃取分离试验研究

以二甲苯作稀释剂, 采用有机萃取剂t-BAMBP萃取分离低浓度铯铷溶液中的铯、铷。考察了OH^-浓度、萃取剂浓度、萃取相比和萃取时间对铯和铷萃取率及分离系数的影响。结果表明: 在c(OH^-)＝0.1 mol/L, c(t-BAMBP)＝0.7 mol/L, 萃取相比为0.7, 萃取时间为1 min时, 铯萃取率达到84.43%, 铯铷分离系数达到7.26, 分离效果较好。     

基于FPGA进位链的铯光泵磁力仪频率测量方法

铯光泵磁力仪输出拉莫尔频率,需要通过频率测量换算得到磁场值,频率测量的精度直接关系到磁测结果的准确性。提出了一种基于FPGA进位链的铯光泵磁力仪频率测量方法。首先采用加法器将 FPGA中的专用进位连线资源级联成进位链,然后基于时间内插的原理实现对拉莫尔频率的测量。与其他频率测量方法相比,该方法只需要FPGA编程即可实现,不需要额外的硬件消耗。对原理样机的测试结果表明,系统可行性好,测量精度高,以低成本、高灵活性的方式实现了铯光泵磁力仪的频率测量。     

LD端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配

以光纤耦合半导体激光器作为泵浦源,5mm长的铯蒸气池作为激光增益介质,开展了端面泵浦铯蒸气激光器的模式匹配实验研究。分析了泵浦光聚焦光斑半径和聚焦位置对铯激光输出性能的影响。以激光器的工作斜效率和光光效率为指标对各模式匹配参数进行了优化,同时对激光器的阈值泵浦功率进行了研究。结果表明:在一定的激光振荡模束腰下,存在最佳的泵浦光聚焦光斑半径使斜效率最大。此外,聚焦位置在蒸气池中央时有利于提高斜效率和光光效率。对阈值泵浦功率的研究显示,阈值泵浦功率随泵浦光聚焦光斑半径的减小而减小,而且当泵浦光聚焦于蒸气池前端时有利于降低阈值泵浦功率。基于以上研究,获得了一组最佳模式匹配参数,即泵浦光聚焦光斑半径为333μm,激光振荡模束腰为167μm,泵浦光聚焦位置位于蒸气池中央。