辐射改性介孔SiO2及其对铼的吸附性能

利用60Coγ辐射接枝合成了聚4-乙烯基吡啶（4-VP）改性的多层次介孔SiO2(FS-VP)微球,并对接枝后的FS-VP进行了季铵化。采用傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和热重分析方法研究了接枝率的影响因素和季铵化微球（FS-VPQ）对Re(Ⅶ)的吸附性能。结果表明：在4-VP单体体积分数为50%、吸收剂量为72 kGy、剂量率为3 kGy/h的条件下,FS-VP的接枝率极大值为27.8%;当pH为2和3时,吸附容量极大值为68.0 mg/g,较高的吸附容量得益于多层次孔结构的高比表面积和季铵化后吸附剂固有的两个正电荷;FS-VPQ对Re(Ⅶ)的吸附等温线符合Langmuir模型;此外,由于多层次孔结构带来的高传质速率使FS-VPQ能够在3 min内快速达到吸附平衡。本工作对Re(Ⅶ)分离与富集以及放射性废液中Tc处理具有参考价值。     

氚增殖剂Li4SiO4 陶瓷小球的制备工艺

欧洲和中国聚变堆固态产氚包层（TBM）的氚增殖剂倾向于采用直径0.5～2mm的Li₄SiO₄陶瓷小球填充床。本工作探讨锂陶瓷小球的性能指标设计,研究挤压-滚圆、烧结法制备Li₄SiO₄小球的工艺可行性,测试分析小球的密度、直径、球形度、晶粒尺寸、压碎载荷等性能。研究表明：挤压-滚圆成型、1050℃无压烧结的Li₄SiO₄陶瓷小球密度为90.4%TD,堆积密度为52.9%TD;平均直径为0.95mm,标准偏差为0.15mm;球形度为1.10;平均压碎载荷为18.50N,标准偏差为2.76N;平均晶粒尺寸为14μm;相结构由Li₄SiO₄主晶相、少量Li₂SiO₃和Li₂Si₂O₅等组成。采用优化的挤压 滚圆、烧结工艺可制备出合格的Li₄SiO₄陶瓷小球产品。     

离子束辅助沉积制备TiN/Si3N4纳米超硬膜的工艺研究

采用离子束辅助沉积法(Ion beam assisted deposition,IBAD)在单晶硅片上进行沉积制备了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜;研究了辅助束流、轰击能量和Ti:Si靶面积比等工艺参数对TiN/Si3N4超硬纳米复合薄膜性能的影响.此外采用纳米硬度计、光电子能谱(X-ray photoelectron spectrum,XPS)和x射线衍射分析(X-raydiffraction,XRD)方法研究了纳米复合薄膜的性能、成分与组织结构;采用原子力显微镜(Atomic forcemicroscopy,AFM)分析了薄膜的表面形貌,并初步探讨了TiN/Si3N4纳米复合超硬薄膜的生长机理.     

18F-FDG的稳定性及提高稳定性的方法

本工作研究了常规制备的大剂量、高浓度¹⁸F-FDG的稳定性,并在产品中添加稳定剂乙醇或对已部分分解的产品进行再纯化,以提高¹⁸F-FDG的放化纯度。结果显示,当¹⁸F-FDG产品浓度高于6 TBq/L时,放置4 h,其放化纯度＜95%;浓度大于7.4 TBq/L时,添加体积分数为0.1%的乙醇后,能明显降低¹⁸F-FDG的分解,6 h后放化纯度＞95%;已分解的¹⁸F-FDG经再纯化后,放化纯度＞99%。Micro PET/CT大鼠显像表明,采用已分解的¹⁸F-FDG对大鼠进行显像,其股骨有明显摄取;对其进行再纯化处理后对大鼠显像,大鼠股骨无放射性摄取。以上结果表明,高浓度的¹⁸F-FDG有效时间小于4 h;添加0.1%乙醇可明显减慢高浓度¹⁸F-FDG分解,而再纯化方法可以彻底除去分解的放射性杂质。为保证¹⁸F-FDG质量,将添加稳定剂和再纯化两种方法联合使用,保证产品放化纯度的同时还可提高¹⁸F-FDG的利用率。     

级联生产稳定同位素18O的模拟优化研究

本工作利用已有的四塔级联设计方案,通过采用均匀设计方法对操作参数进行优化,并利用二项式逐步回归求取模型方程,同时利用遗传算法对模型进行了优化设计,综合分析了不同进料量及级间流量对¹⁸O产品丰度的影响,得到产品¹⁸O的丰度与进料量及级间流量和热量消耗与进料量及级间流量的数学关系式,并得出进料量与级间流量的单因素响应图。本研究采用的模拟优化方法可应用到¹⁸O的产业化生产及推广至传统精馏过程的优化设计中。     

高放废液中~(93)Zr的放化分离

本工作建立了以硅胶吸附法为主的与TBP萃取相结合的从高放废液中分离93Zr的放化流程。该流程对γ核素137Cs2、41Am1、54Eu的去污因子均大于105,对137Cs的去污因子大于108,通过低本底液闪谱仪和MC-ICP-MS对样品的测量,没有发现90Sr-90Y和Pu的高能峰及151Sm的质量峰,证实得到了放化纯的93Zr样品。整个流程的化学回收率稳定在70%左右。     

氚(氘)标记秋水仙碱的合成

本工作介绍了秋水仙碱用0.2N HCl水解成秋水仙裂碱,然后以二氧六环为溶剂使秋水仙裂碱和氚(氘)水进行同位素交换,再用重氮甲烷的乙醚溶液甲基化。经过硅胶纸上行层析法分离纯化获得产品。经红外、紫外、质谱、硅胶纸层析鉴定,确定所得到的产品为秋水仙碱。氘标记物的氘化率为23％,氚标记物放射性比度为4.74Ci/mmol,放化纯度大子98％。     

从高放废液中系统分离~(79)Se、~(93)Zr、~(107)Pd的方法

本工作以75Se、95Zr、109Pd为指示剂,试验并建立了以1 mol/L HNO3为上柱液介质和洗涤液,在DMG色层柱、硅胶柱、Bis-Ⅱ色层柱上分别选择性吸附Pd、Zr、Se,然后分别解吸的系统分离流程。该流程对Se的回收率接近90%,对Zr、Pd的回收率均大于90%,对90Sr、137Cs、152Eu等核素的去污因子均高于103。     

硅基季铵化分离材料对Pu(Ⅳ)的吸附性能及机理研究

研究了硅基季铵化分离材料(SiR4N)在硝酸溶液中对Pu(Ⅳ)的吸附性能和机理。结果表明,SiR4N对Pu(Ⅳ)的吸附等温线基本符合Langmuir吸附等温线,吸附为放热反应,ΔH=-7.23 kJ/mol。机理研究结果表明,分配比D与树脂功能基团SiR4N+的关系式为:lgD=3.43+1.74lgn(SiR4N+),其配位比接近于2,由此可推测SiR4N在硝酸溶液体系主要吸附的是[Pu(NO3)6]2-。     

内充气正比计数管系统绝对测量87Kr放射性活度浓度

本工作研制建立1套气体放射性活度绝对测量装置——内充气正比计数管系统。对该系统的坪特性、本底、死时间、端效应和壁效应等性能进行了测试。在此基础上，采用该系统对放射性气体⁸⁷Kr的放射性活度浓度进行了绝对测量，测得值为40.64（1±0.9％）Bq/mL。     

电离辐射下双界面Si3N4/SiO2/Si的等离激元

用X光激发电子能谱(XPS)分析技术对Si3N4/SiO2/Si双界面系统经60Co电离辐照前后处于纯Si态的一级等离激元(定位于B.E. 116.95 eV)、处于SiO2态的一级等离激元(定位于B.E. 122.0 eV)和处于Si3N4态的一级等离激元(定位于B.E. 127.0 eV)进行了研究.实验结果显示:存在一个由Si3N4态等离激元和SiO2态等离激元构成的界面及由SiO2态等离激元和Si态等离激元构成的界面,在电离辐射的作用下,SiO2态-Si3N4态等离激元界面区中心向Si3N4态表面方向推移,同时SiO2态/Si3N4态等离激元界面区亦被展宽;电离辐照相当程度地减少位于SiO2态-Si态界面至Si衬底之间SiO2态的一级等离激元的浓度:同时偏置电场对SiO2/Si界面等离激元有显著作用.文中就实验现象以光电子能损进行了机制分析.     

单晶硅表面钝化层在低能电子辐照前后的SIMS和XPS分析

为了研究低能电子辐照对单晶硅器件表面钝化材料中产生的化学微结构的变化,在轻掺杂P型单晶硅基底上制作了三种表面钝化膜,分别是单一SiO₂钝化膜、SiO₂/Si₃N₄复合钝化膜、硼硅玻璃/Si₃N₄复合钝化膜,开展了表面钝化单晶硅在最大能量70 keV的加速器电子束下的辐照实验。样品在空气气氛下辐照6 h,用二次离子质谱（SIMS）测试了辐照前后三种表面钝化膜中Si、N、B的纵深变化,同时用Ar离子刻蚀X射线表面光电子能谱（XPS）对Si元素的化学结合状态进行测试分析。结果表明：对单一SiO₂钝化的轻掺杂P型材料,辐照在SiO₂/Si界面产生明显的材料结构变化,界面附近的SiO₂不再是完整化学计量比,而是SiO_x（x<2）;对SiO₂/Si₃N₄复合钝化的轻掺杂P型材料,辐照对SiO₂/Si₃N₄界面结构影响较小,主要的影响仍然在SiO₂/Si界面,SiO₂辐照分解后产生的游离O元素可扩散到SiO₂/Si₃N₄界面;辐照在硼硅玻璃/Si界面和硼硅玻璃/Si₃N₄界面引起的变化小于在SiO₂/Si界面和SiO₂/Si₃N₄界面的变化。研究表明低能电子辐照对单晶硅表面钝化层的化学微结构损伤主要存在于SiO₂/Si界面,该结构损伤并不能通过SiO2/Si₃N₄复合钝化得到明显改善,而采用硼硅玻璃/Si₃N₄复合钝化有助于增强单晶硅表面及钝化层各界面材料结构的稳定性。     

在含氮气体中六甲基环三硅氧烷的等离子体聚合

用外部电极电容耦合式辉光放电装置研究了六甲基环三硅氧烷在NH_3或N_2中的等离子体聚合。用红外光谱,X线光电子能谱研究了聚合物结构,并测定了聚合物的热稳定性及对水的接触角,计算了聚合物的表面能。结果表明,NH_3和N_2都参加了聚合反应,N在聚合物中的存在形式主要为C=NH,随NH_3在反应体系中浓度的增加,聚合物中的N含量也增加,在NH_3中制备的聚合膜有很好的疏水性。     

XPS/AES研究室温下铀基氮化层的表面氧化

采用俄歇电子能谱仪（AES）以及X射线电子能谱仪（XPS）原位研究了室温下铀基氮化层在纯O₂气氛中的初始氧化过程。原位氧化过程中U的AES微分谱以及U 4f、N 1s、O 1s谱的变化显示,U₂N_3+x氧化形成了UN_xO_y;AES深度剖析结果显示,经18 L以及120 L O₂曝露氧化层与氮化层界面处均出现N的富集,表面形成氧化层-富氮层-氮化层的三明治结构。富氮层U原子的AES微分谱中OPV混合峰的峰位远低于氮化层与氧化层,N 1s谱向低能侧移动, 表明富氮层主要成分为N/U比较氮化层更高的氮化物。推测U₂N_3+x的氧化基于O原子对N原子的置换,被置换出的N原子进入邻近晶格使N/U比增大并阻碍O原子向内的进一步扩散。     

季铵盐对亚硝酰钌亚硝酸基络合物的萃取

本文制备了~(103)Ru标记的Na_2[RuNO(NO_2)_4OH]络合物,研究了它在季铵-二甲苯中的萃取性能。分配系数D可达～10~3,萃合物中含2分子季铵。建立了以季铵盐为萃取剂从裂变产物中分离测定~(106)Ru-~(106)Rh的方法,结果与H_2SO_4-NaBiO_3蒸馏法相符。对HNO_3溶解的热铀溶液中钌的化学状态及行为作了初步探讨。     

原位光电子能谱研究La_2O_3/LaAlO_3/Si电子结构

在超高真空条件下,通过脉冲激光技术沉积La_2O_3/LaAlO_3/Si多层膜结构,原位条件下利用同步辐射光电子能谱研究了LaAlO_3作为势垒层的La_2O_3与Si的界面电子结构。实验结果显示,LaAlO_3中Al的2p峰在沉积和退火前后没有变化;衬底硅的芯能级峰在沉积LaAlO_3时没有变化,但在沉积La_2O_3薄膜和退火过程中,硅峰变弱;O的1S芯能级的峰由多种不用的氧化物薄膜层和反应物中的氧杂化而成。结果表明:LaAlO_3从沉积到退火当中,不参与任何反应,Si与LaAlO_3界面相当稳定;在体系中,阻挡层LaAlO_3起到阻挡硅扩散的作用,进一步表明La_2O_3与硅的界面不太稳定。     

Synthesis and Characterization of Ultra—fine Si3N4 by Electric Arc Plasma

Under conditions of electric-arc low-temperature plasma(LTP),Ultra-finely dispersed Si3N4 particles have been synthesized by using silicon powder and nitrogen as raw materials .The prepared samples are characteized by X-ray diffraction(XRD),scanning electron spectroscopy(SEM),transmission electron microscopy(TEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS),The result indicates that the basic phase in Si3N4 produced is α-and β-Si3N4.The particle size of Si3N4 Sample is in the range of 30-500nm.     

Structural modification in amorphous silica after exposure to low fluence 355 nm laser irradiation

UV laser irradiation induced structural modification in amorphous silica was characterized using Fourier transform infrared and X-ray induced photoelectron spectroscopy. Laser irradiation experiment was conducted using a 3ω, 355 nm beam from a pulsed Nd-YAG laser with pulse length of 6.8 ns and laser repetition rate of 1 Hz at ambient conditions. The examined laser fluence was controlled at a relatively low level, ranging from 0 to 4 J/cm². The IR spectra revealed that the vibration frequency of the rocking mode of SiOSi covalent bond shifted to lower wave number, while the bending mode and asymmetric stretching mode of SiOSi covalent bond shifted to higher frequency. This result suggested that the length of SiOSi covalent bond was decreased, the bond angle was increased and the irradiation modified material was densified after irradiation. The high resolution XPS spectra of Si 2p and O 1s illustrated the chemical shift of silicon and oxygen ions after irradiation. The XPS chemical shift of the Si 2p peak about 1.1 eV revealed the existence of low valence silicon ions Si³⁺ species in silica glass after irradiation. The chemical shift of the O 1s peak about 0.9 eV illustrated the emergence of non-bridging oxygen ions during laser irradiation. The deconvoluted peak area and FWHM value of low valence silicon ions and non-bridging oxygen ions all exhibited exponentially growth as the linearly elevation of laser fluence. UV laser-induced photolysis of SiO covalent bond was suggested to be responsible for the formation and increase of low valence silicon ions and non-bridging oxygen ions. These FT-IR and XPS data revealed that short range structural modifications were important structure alterations in silica glass before the emergence of distinct and large size damage crater.