金属氚化物中^3He的热解析行为初步研究

国内外关于金属中氦行为的热解析研究报道尚不多见，特别是关于高固氦合金材料设计、制备、性能快速评价的研究尤为缺乏。本工作从室温到1273K全程线性升温，采用四极质谱计实时测量的方法，研究金属氚化物中^3He的热解析行为。     

真空热解析分析系统的研制

系统主要针对金属材料中氢同位素和氦的热解析研究而研制，系统原理图如图l所示。系统支路中设计消气剂床，用以避免金属氚化物解析时氚的排放问题；温度、压力和解析组分等由采集系统采集与分析。     

氚化钛、钛基合金氚化物时效过程的晶体结构变化研究-Ⅱ

氚化物部件的主要缺点之一是它们的寿命较短，这是由于随着氚衰变，^3He在氚化物晶体中不断积累，对晶体造成损伤，破坏了氚化物的完整性，最后^3He急剧地释放。这样一来，使用金属氚化物的技术装置的工作能力就被破坏了。     

化学与化工学科研究进展

1 核化学与核材料化学 1．1 氚化学与氚工艺 利用XRD对氚化钛和钛基合金氚化物在时效过程中的晶体结构演化进行了原位连续测量，结合衍射理论对所获得结果进行了分析。研究表明，在贮存过程中其特征峰随时效时间的变化均表现出3个效应，即峰位移动、峰展宽和峰强改变。氚化钛和钛基合金氚化物在贮存过程中衰变导致的氚量减小不会引起γ→α的相变，晶格畸变均表现出各向异性的变化。     

氚化钛时效行为研究

氚化物中氚衰变生成的3He的聚集会显著影响材料的物理化学性质。金属氚化物中3He行为的研究当前在国际上还是一个非常活跃的领域，从事相关研究的实验室大部分都是直接从事核武器的设计、研制和生产的国家实验室。     

离子束技术在金属中氦行为研究中的应用

结合我们近期的研究工作，本文介绍和讨论了离子束技术在金属中氦行为研究中的应用，还介绍和讨论了氦在金属中的基本特性，如氦的捕获、迁移和氦泡结构等．     

金属钨中氦行为的分子动力学模拟

采用分子动力学方法模拟了氦在金属钨中的扩散聚集行为. 首先,建立了氦与钨原子间相互作用势,短程部分采用ZBL势形式,长程部分采用从头算法数据,实现了两者之间的平滑连接. 通过计算氦在钨中不同间隙位的形成能发现,单个氦原子更易存在于金属钨中的四面体间隙位,这与最新的研究成果是一致的. 在400-1200 K的温度范围内,考察了氦原子在金属钨中的扩散行为,获得了扩散迁移能,其值介于实验值和从头算法结果之间. 最后,研究了氦的聚集行为,从能量的角度考察了氦团簇形成初期的生长机理. 研究发现,在氦团簇形成初期,氦团簇对氦的结合能随着氦团簇的生长有逐渐增大的趋势,说明氦团簇吸收氦的能力逐渐增强. 关键词： 氦扩散 氦团簇 辐照损伤 分子动力学模拟     

小型金属杜瓦瓶电磁屏蔽性能的初步测量

本文介绍了一种小型金属氦杜瓦瓶电磁屏蔽性能的初步实验结果。这种小型杜瓦可贮存液氦4升,维持时间约24小时.它具有电屏蔽作用,具有较好的抗电干扰能力.对50Hz和50Hz以上频率的交流磁场亦有一定的屏蔽效果.它比较适用于约瑟夫逊器件及小型超导器件的液氦实验.     

用离子束研究金属中氦的行为

本文介绍了应用离子束技术研究氦在金属中的行为,讨论了金属中氦的捕获、扩散、及氦与氢同位素的相互作用等基本特性。     

氚钛薄膜靶中氚深度分布的反演

金属氚化物中体相氚的总量和深度分布测定是体相中氚行为研究的难点,利用氚衰变诱发X射线谱的氚分析技术分析了金属薄膜靶中体相氚的深度分布情况,建立了薄膜靶中氚深度分布计算模型,利用Tikhonov正则化方法反演了薄膜靶中体相氚的深度分布。反演结果表明,正则化数值算法能够有效提高对薄膜靶法向非均匀性的分辨。     

铒、钪膜中离子注入氦的热解析行为

采用热解析法初步研究了铒、钪膜中离子注入氦的热解析行为。研究结果表明:同种元素铒中离子注入氦的热释放峰位相同,但膜的致密性将影响氦的释放量,结构疏松的膜中存在的孔洞是氦的快速释放通道;在相同注入剂量和能量条件下,铒、钪膜中注入氦的热释放峰位不同,这可能与氦在铒、钪膜中的深度分布及膜的致密性有关,利用质子增强背散射法测量出能量为60 keV的4He+在铒、钪膜中的注入深度分别为210,308 nm。     

氦热力学性质的分子动力学研究

 利用经典分子动力学和第一性原理分子动力学,研究了氦在高压下的熔化曲线、状态方程和非金属-金属转变。得到了氦在温度小于4.5 eV、 密度0.3~5.0 g/cm³范围内的状态方程,并把氦的熔化曲线的压强范围拓展到了50 GPa。氦的能隙宽度曲线表明,温度大大降低了氦的金属化密度。     

金属表面下氦泡融合与释放研究

采用分子动力学方法研究了钛金属表面下不同深度处氦泡的行为,分析了氦泡融合与释放的竞争,对比了不同深度处氦泡的释放对金属的影响。结果表明：在接近金属表面处,氦泡很难通过融合无限长大,当达到临界尺寸后,氦泡将会释放而不再与邻近的氦泡发生融合;植入深度对氦泡的融合有一定的影响,深度越大,越有利于形成具有较高氦密度的大氦泡;较深处氦泡的释放会在金属表面形成较大的突起和表面针孔。实验中观察到的不同尺寸的表面孔,其部分原因来自于金属表面下不同深度处氦泡的释放。     

金属钛中氦团簇融合的分子动力学模拟

运用分子动力学方法研究了金属钛中氦的扩散聚集行为.在300—800K的温度范围内,模拟了钛基底中氦团簇之间的融合过程.研究发现,温度的升高会加快氦团簇的融合.在300—800K,融合后的氦团簇在所模拟的时间尺度内三维结构保持不变.模拟结果还表明,常温下氦团簇之间的吸引力是导致氦团簇融合的重要因素. 关键词： 氦团簇 团簇融合 分子动力学模拟     

金属表面下氦泡融合与释放研究

采用分子动力学方法研究了钛金属表面下不同深度处氦泡的行为,分析了氦泡融合与释放的竞争,对比了不同深度处氦泡的释放对金属的影响.结果表明:在接近金属表面处,氦泡很难通过融合无限长大,当达到临界尺寸后,氦泡将会释放而不再与邻近的氦泡发生融合;植入深度对氦泡的融合有一定的影响,深度越大,越有利于形成具有较高氦密度的大氦泡;较深处氦泡的释放会在金属表面形成较大的突起和表面针孔.实验中观察到的不同尺寸的表面孔,其部分原因来自于金属表面下不同深度处氦泡的释放.     

金属钛中氦团簇生长行为的分子动力学研究

运用分子动力学方法模拟了常温下金属钛中氦团簇的生长过程.从能量的角度考察了氦团簇的生长机理.研究发现,随着氦团簇的生长,在氦团簇周围逐渐形成位错环缺陷,氦团簇与氦原子的结合能有逐渐下降的趋势,当氦团簇生长到一定尺寸时会通过发射周围缺陷以使得结合能上升,从而增强了进一步吸收氦原子的能力.模拟还发现,随着氦团簇的继续生长,氦团簇的形状由原来的不规则结构逐渐变成了较为规则的棱柱形结构,在随后的生长过程中其生长仅在（001）平面进行,沿［001］轴的厚度几乎不变. 关键词： 氦团簇 缺陷发射 分子动力学模拟     

金属泡沫圆管换热器性能的数值模拟与分析

氩氦刀低温探针换热器的性能直接影响其探针的降温速率及其治疗温度,采用金属泡沫圆管换热器可简化低温探针的结构并提高换热效率。文中基于氩氦刀的工作原理和金属泡沫圆管换热器的换热特点,采用平行流模型分析该种换热器不同填充圆管长度和工质(氩气)流体回流时间对换热器性能的影响以及温度场分布。     

纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究（英文）

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜(膜厚约10μm),通过调节ArHe气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量(He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%),通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量(原子分数)可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848K,最高释放温度为1407K,主释放峰为1080K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

纳米晶LaNiAl薄膜充氦技术研究

采用离子束辅助磁控溅射方法沉积出了纳米晶LaNiAl膜和纳米晶渗氦LaNiAl膜（膜厚约10 m）,通过调节Ar-He气氛的比例可控制纳米晶膜中的含氦量（He/LaNiAl的原子分数5.7%~13.8%）,通过该方法引入到LaNiAl金属薄膜中的氦量远高于采用球磨法制备的纳米LaNiAl粉中的含氦量。研究结果表明:渗氦LaNiAl膜中的氦含量（原子分数）可达13.9%,氦在膜的深度方向分布均匀;热解析分析恒温条件下沉积的渗氦膜的起始释放温度为848 K,最高释放温度为1407 K,主释放峰为1080 K,初步确定了氦主要是以团簇的形式存在于在纳米晶膜中。     

嵌入原子法计算金属钚中点缺陷的能量

钚因放射性衰变而出现老化效应.钚中点缺陷的性质和行为是理解钚老化效应的一个基础和前提.运用分子动力学模拟技术,计算了金属钚中点缺陷和点缺陷团簇的形成能和结合能.其中钚-钚、钚-氦和氦-氦相互作用势分别采用嵌入原子多体势、Morse对势和Lennard-Jones对势.计算结果表明,单个自间隙原子易以〈100〉哑铃状形态存在;间隙氦原子在理想晶格的八面体间隙位置相对较为稳定;氦原子与空位的结合能较大,在钚的自辐照过程中两者易于结合并形成氦-空位团簇;氦-空位团簇的形成能随氦原子数的增加而增大,当氦与空位的数