加速器质谱用NH4HfF5的分离条件及热稳定性研究

研究了不同淋洗液浓度对加速器质谱测量用NH4HfF5制样过程中阳离子交换产额的影响,用重量法对阳离子交换产额进行了测量。研究了多相法合成的NH4HfF5样品热稳定性,用XRD表征了不同温度处理下样品物相的变化情况。研究了三种(液相、固相和多相)合成方法对样品中180HfF5-离子束流和19F-/16O-比值的影响,用离子源进行了测量。结果表明:在阳离子交换过程选择60mL 1mol/L HCl为淋洗液时,阳离子交换产额可达97%。多相法合成的NH4HfF5样品在573K热处理1h后物相转变为NH4Hf2F9,在773 K、973 K、1173 K和1373 K热处理1h后物相则转变为HfO2,说明在热处理温度高于573 K后NH4HfF5热稳定较差。多相法合成的NH4HfF5样品中19F-/16O-比值能达到35,180HfF5-离子束流能达到560 nA,优于液相和固相法合成的样品。     

An Easily Switchable Dual-Wavelength Passively Mode-Locked Erbium Fiber Laser

A simple scheme of switchable dual-wavelength passively mode-locked fiber laser is demonstrated. The laser can be flexibly switched among different mode-locked states simply by tuning the cavity loss while keeping all the other cavity parameters fixed. As the cavity loss increases, the mode-locked fiber laser operates at the long-wavelength, dual-wavelength, and short-wavelength states, successively. In addition, these states can be conveniently switched without losing the mode-locked operation and the switching process is reversible as the cavity loss decreases. The mechanism is qualitatively explained by the balance between the fiber gain and the cavity loss.     

p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成和性能研究

以高纯ZnO为靶材,氩气为溅射气体,利用射频磁控溅射技术在石英衬底上生长出纤锌矿结构的富锌ZnO薄膜.薄膜沿(002)择优取向生长,厚约为1.2μm,呈现电绝缘特性.将溅射的ZnO薄膜在10-3Pa,510~1 000 K的温度范围等温退火1 h,室温Hall测量结果表明ZnO薄膜的导电性能经历了由绝缘—n型—p型—n型半导体的变化.XPS测试表明ZnO薄膜的Zn/O离子比随退火温度的升高而降低,但一直是富锌ZnO,说明未掺杂的富锌ZnO也可以形成p型导电.p型未掺杂富锌ZnO薄膜的形成可归因于VZn受主浓度可以克服VO和Zni本征施主的补偿效应.     

回填材料膨润土对放射性气体滞留能力模拟研究

利用各种分析手段对膨润土的物理特性进行了表征 .X射线衍射分析表明钠基膨润土呈典型的六方晶胞 ,晶胞参数是 :a轴 4 .913,c轴 5 .4 0 5 ;差热分析曲线在低温区和高温区有明显的吸热峰出现 ;元素分析钠、钾离子的含量大于钙、镁离子的含量 ,在性能上表现为钠质膨润土具有较强的离子交换能力 ;显微分析表明其表面呈皱隙状 ,测定比表面积高达 2 4 .5 2m2 /g;吸水率测定表明膨胀率大 ,说明它具有密封功能 ,可有效阻滞地下水的渗入 .利用SF6示踪技术 ,通过采集不同时间段取样池样品 ,分析样品中示踪气体浓度 ,绘制取样池示踪气体浓度随时间的变化关系曲线 ,根据费克扩散定律计算扩散系数 .实验结果表明 ,随着压实膨润土密度的增大 ,示踪气体扩散系数迅速减小 ,当密度大于 1.8g/cm3 时 ,扩散系数降至 10 -9m2 /s.研究结果表明 ,膨润土性能优化是通过在膨润土中添加适量的活性炭 ,可明显改善其对气体的阻滞能力 ;增加其对放射性气体滞留能力 ;添加少量的石英砂增加其机械性能、导热性和减少蠕变性 ,将引起对气体阻滞能力的下降 .综合考虑 ,在膨润土中各添加 5 %活性炭和石英砂 ,既对气体具有较好的滞留能力 ,又具有较好的工程特性 .     

碳纳米管固相微萃取涂层吸附性能研究

利用空气氧化和稀酸回流纯化单壁碳纳米管,用高分辨透射电镜、拉曼光谱对碳纳米管进行了表征.在分子模拟中,非极性氢气、甲烷分子采用单点Lennard-Jones球形分子模型,流体分子与C原子之间相互作用采用虚拟原子模型.以液氮温度下碳纳米管对氮气的吸附等温线实验数据为依据,利用巨正则蒙特卡罗方法模拟得到了碳纳米管的孔径分布,主要集中在6nm.计算了常温常压下碳纳米管中甲烷及氢气的吸附等温线,298K及0.1MPa压力下,氢气的吸附量达到0.015%(质量分数),甲烷在样品中的吸附量可以达到0.5%(质量分数).模拟研究结果表明碳纳米管可以用作固相微萃取涂层材料.     

γ射线辐照下多壁碳纳米管结构转变过程研究

采用60Coγ射线辐照纯净的多壁碳纳米管,用高分辨透射电镜和拉曼光谱,研究了多壁碳纳米管由石墨结构向无定形结构转变的演化过程.发现在γ射线辐照下,碳纳米管的外部石墨层逐渐失去最初的有序结构而向无定形结构转变.而且,随着γ射线辐照剂量的增加,无定形结构不断推进,而石墨层结构则不断减小,直至使整个碳纳米管变为一个中空的无定形纳米线结构.用原子位移理论和溅射机理对这种转变过程进行了分析.γ射线轰击碳纳米管击出碳原子,碳原子停留在晶格的间隙位置上产生间隙原子,在它原来的平衡位置则留下一个空位.当轰击粒子动能足够大时导致碰撞级联效应,无序结构增加.多数空位和间隙原子可能相互复合而彼此退火,但仍有少数原子作为间隙原子而造成晶格进一步缺陷.辐射也可以引起碳原子的溅射,溅射出来的碳原子沉积在碳纳米管的外壁上形成一层无定形碳结构.     

自由曲面成像光学系统设计:理论、发展与应用

传统球面以及非球面可供光学系统设计使用的自由度较少。自由曲面打破了旋转对称以及平移对称的几何约束,特别适用于校正非旋转对称系统的像差,同时可以减少系统中元件的数量,减小系统的体积与质量,实现传统光学系统难以实现的系统参数、结构与功能。自由曲面为光学设计的发展注入了巨大潜力,但同时也带来了全新的困难与挑战。概括性地总结了自由曲面成像系统设计的研究现状。简要介绍了自由曲面的常用数学描述与自由曲面成像系统的像差理论,总结了自由曲面成像系统的设计方法,并对自由曲面在各类成像系统中的应用进行概述。最后,对自由曲面成像光学设计的未来发展方向进行了讨论与展望。     

铟磷共掺杂p型氧化锌薄膜形成机理和性质

利用射频磁控溅射在石英衬底上生长出铟磷共掺氧化锌薄膜(ZnO ∶ In,P),所用靶材为掺杂五氧化二磷(P₂O₅)和氧化铟(In₂O₃)的氧化锌(ZnO)陶瓷靶,掺杂质量分数分别为1.5%和0.3%,溅射气体为Ar和O₂的混合气体。原生ZnO薄膜是绝缘的, 600 ℃退火5 min后导电类型为n型,而800 ℃退火5 min后为p型。p型ZnO薄膜的电阻率、载流子浓度和霍尔迁移率分别为12.4 Ω·cm, 1.6×10¹⁷ cm^-3 和3.29 cm²·V^-1·s^-1。X射线衍射测量结果表明所有样品都只有(002)衍射峰,并与相同条件下生长的未掺杂ZnO相比向大角度方向偏移,意味着In和P都占据Zn位。XPS测试结果表明在共掺ZnO薄膜中P不是取代O而是取代Zn。因此,铟磷共掺ZnO薄膜中,In和P都取代Zn,并且P_Zn与2个锌空位(V_Zn)形成P_Zn-2V_Zn复合受主,薄膜表现为p型。     

液态锂铅合金中微量氚的回收

解决全球能源问题的聚变反应堆一直备受关注,其中由欧盟、俄罗斯、中、韩、印、日等多方合作的ITER(International Thermonuclear Experimental Reactor)计划便是一个代表性的进展标志.ITER实验包层工作组将液态锂铅实验包层模块列为重点开发对象,中国提出的双功能锂铅实验包层模块DFLL-TBM(Dual FunctionLithium Lead-Test Blanket Module)是主要研究方案之一,液态锂铅集氚增殖剂、冷却剂和中子倍增剂于一身,可采用鼓泡器方式实现氚的提取.有关含氚固体废物的回收早有报道,但主要集中于贮氢材料中氚的同位素交换和氘氚化锂残渣中的氚回收,而高温液态合金中氚的回收还未见报道.如果要将液相锂铅中的氚滞留量降低到包层设计的要求,则必须使其上方的氚分压不超过107Pa,采用单纯的氦吹洗或真空脱气难以满足要求,102Pa是它们所能达到的最低极限压力,这是因为在低氚浓度下,由液相转入气相的氚速率是受氚在液相、气相及气-液界面的扩散过程所限制.为了提高从锂铅合金中回收氚的效率,减小氚在液相和气相的分子扩散阻力及气体在液相的滞留时间,本文采用氦吹洗气以及其与氢、氘的混合气作为交换载带气,利用同位素效应(isotopic effect),对液态锂铅合金中的微量氚开展实验回收的预先研究,期望对今后包层氚提取系统(TES)的工程化设计与建造提供技术支持.研究结果显示:随着交换温度的升高,氚的回收率明显增加,并且温度越高,第一次解吸的氚量越大.623K时,同位素交换效果较差,氚回收率较低;723K时经过6次交换后氚的回收率为78.2%;823K时交换一次氚的回收率就可达到66.3%.在相同温度下,氚回收率随交换次数的增加而增加,但经过6次交换后,曲线趋于平坦,氚回收率似乎在接近80%左右形成最大值.此外,单独使用氦吹洗气,氚回收率不到30%;添加0.1%的氘比氢的回收率要略高一些,这是因为充氚结束后的锂铅合金处于平衡状态,并非饱和状态,要交换出合金内的氚,必须预先吸附一定量的载带气,使其达到交换温度下的气体平衡离解压力,方可将合金中的氚交换出来.在较高的交换温度下,氚比氘、氘比氢更容易从锂铅中解析出来,这与气相色谱法分离氢同位素的原理是一致的.但过度增加载带气中氘的比例,反而降低了氚回收率,这是因为随着氘分压的增大,吸附质之间的同位素效应将减弱.总之,采用氦与0.1%氘组成的混合吹洗气,利用同位素交换效应对锂铅合金中的微量氚进行回收是有效的,氚回收效率接近80%;交换温度和交换次数对氚回收率的影响显著,在载带气相同的情况下,温度越高,交换次数越多,氚回收率越高.     

大气气溶胶中锂的化学分离与同位素比的质谱检测

通过大量条件实验,确定离子交换法分离Li+、Na+的最佳淋洗条件柱填料为Dowex-50w×8阳离子树脂,柱高为12 cm,淋洗液为0.8 mol/mL HCl-50%CH3OH,淋洗速度约为0.48 mL/min.采用离子交换法分离大气气溶胶中Li与其它元素,采用Li3PO3为样品涂样形式的热电离质谱法测量了大气气溶胶中Li的同位素比值.化学分离过程中Li的回收率大于95%,大气气溶胶中稳定Li同位素6Li/7Li比值为0.08206.