金属轴与H2表面化学行为的XPS研究

采用X射线光电子能谱(XPS)分析研究了金属铀的清洁表面在100和200℃时与H2作用的表面化学行为。通入12.0Pa     

铀铌合金在O_2气氛中氧化初期的XPS研究

采用X射线光电子能谱 (XPS)分析研究了 2 98K时铀铌合金的清洁表面在O2 气氛中的原位氧化过程。通过分析反应各阶段U4f ,Nb3d和O1s谱峰的变化 ,揭示了O2 在铀铌合金表面吸附解离后 ,优先与表面Nb原子和U原子结合生成NbO、UO2 -x和UO2 ,然后NbO进一步氧化为NbO2 和Nb2 O5,在氧化的不同阶段U和Nb分别向表面偏析     

铀铌合金在O2气氛中氧化初期的XPS研究

采用X射线光电子能谱（XPS）分析研究了298K时铀铌合金的清洁表面在O2气氛中的原位氧化过程。通过分析反应各阶段U4f,Nb3d和Ols谱峰的变化,揭示了O2在轴铌合金表面吸附解离后,优先与表面Nb原子和U原子结合生成NbO、UO2-x和UO2,然后NbO进一步氧化为NbO2和Nb2O5,在氧化的不同阶段U和Nb分别向表面偏析。     

金属铀在CO气氛中表面反应的X射线光电子能谱研究

用Ｘ射线光电子能谱分析研究了金属铀在ＣＯ气氛中２５℃和２００℃时的表面反应，ＣＯ在金属铀表层上的吸附层导致了Ｕ４ｆ峰向低结合能方向位移，表层氧化物中氧含量减少，Ｏ／Ｕ比值随ＣＯ吸附量的增加而减少，研究结果表明ＣＯ气氛可抑制金属铀表面的进一步氧化。     

金属铀表面铝薄膜生长行为的XPS研究

在室温、超高真空条件下,采用Ar离子溅射沉积的方法在清洁金属铀表面沉积铝薄膜,并利用X射线光电子能谱分析技术原位观察铝薄膜的生长行为.结果表明,在薄膜生长过程中,铀铝界面存在较明显的互扩散行为,同时发生一定程度的相互作用,生成金属间化合物UAlx,导致铀、铝XPS特征谱发生明显变化.铀铝间的互扩散导致U 4f谱在380.4、392.7和404.2 eV处出现新的能量损失峰;而铀铝金属间化合物的生成导致Al 2p XPS谱峰向低能端偏移0.2 eV.随沉积时间的增加,能量损失峰强度逐渐增强,Al 2p峰逐渐向金属Al特征峰位置偏移,说明随铝沉积量的增加,铀铝间的扩散行为增强,铀铝相互作用生成的金属间化合物组分并非单一.在沉积过程中,铝薄膜以岛状方式生长.     

铀表面状态的变角度XPS研究

采用变角度XPS(X射线光电子谱)技术研究了贫铀的初期氧化过程,获取了金属态贫铀表面U4f和O1s谱峰以及价带的XPS谱.研究结果表明变角度技术对金属铀表面初期的氧化过程揭示得更为详细,而且,金属铀表面外围电子只有离域态性质,未出现局域态,并对比文献中关于"U/基材"体系的实验结果进行了讨论.通过比较15°、45°和85°分析角度下O1s与U4f的XPS谱峰强度比值随时间的变化关系,观测到氧和铀的谱峰强度比值存在明显的差异,表明变角度技术可很好地应用于处于超高真空中的金属铀表面在初期氧化过程中的研究.     

氢化锆表面CO2反应层XPS分析

通过X射线光电子能谱分析了经过700℃加热前后的用CO2反应法制备的氢化锆表面反应层中一定深度(100nm、200nm和300nm)的C、O和Zr的化学态,并用相对灵敏度因子法对X射线光电子能谱分析结果进行了计算分析.结果表明:700℃加热前的膜层中含有C、O和Zr以及C-H键和-OH键;经过700℃加热以后,氢化锆表面氢渗透阻挡层中不仅有C-H键和-OH键,而且还出现了-COOH,与H结合的C、O量增大.     

八氧化三铀的X射线光电子能谱研究

用Ｘ射线光电子能谱分析研究了八氧化三铀的表面结构以及一氧化碳对Ｕ３Ｏ８表面结构的影响，Ｕ３Ｏ８为混合价比合物，ＸＰＳ分析表明它符合Ｕ２＾ⅥＵｎ－２＾ⅥＯ２ｎ＋２模式。同时ＵＯ３的量减少了１６％，研究结果表明一氧化碳气氛对Ｕ３Ｏ８的表面有一定的还原作用。     

硫化法制备FeS2薄膜晶体结构和表面特性的研究

采用磁控溅射方法在Si(100)衬底上淀积纯铁薄膜,在不同温度下(200-400℃)硫化10h得到FeS2薄膜,并对其进行晶体结构和表面成分分析。X射线光电子能谱(XPS)研究表明：低温硫化时易生成硫单质相,随温度的升高,S单质相部分参加反应变为FeS2相,FeS2的S2p峰出现在低能位置,而遗留的单质S的S2p束缚能位置不变。卢瑟福背散射(RBS)测得400℃时薄膜中元素Fe／S接近FeS2的理想化学计量比。     

气相纯化处理对碳纳米管修饰的XANES和XPS谱学研究

结合X射线近边吸收谱和光电子能谱对经过一系列纯化过程处理后的单壁碳纳米管进行系统的表征.这些纯化过程包括空气氧化、盐酸浸泡以及退火处理.从实验结果发现单壁碳纳米管的表面修饰程度在纯化过程中逐渐增强,经过Ar气保护下的高温退火后,这些表面修饰明显减少.同时还发现单壁碳纳米管能与氯原子成键,这种简单的修饰方法可能对单壁碳纳米管的应用具有重要意义.     

大气环境中铀表面结构XRD研究

利用射线衍射仪和Rietveld方法研究了金属铀在大气环境中经长时间氧化后表面结构与成分的变化。结果表明，铀表面UO2含量随时间分为两个增长阶段：1)扩散控制阶段，在金属铀表面快速形成一层氧化膜，UO2含量增加较快；2)线性增长阶段，出现在反应后期，UO2含量增长缓慢。在氧化过程中，金属铀晶体结构中的原子坐标y值不稳定，随时间呈现一定的上升趋势。     

Influence of Ambient Gas on Laser-Induced Breakdown Spectroscopy of Uranium Metal

Laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) is regarded as a suitable method for the remote analysis of materials in any phase, even in an environment with high radiation levels. In the present work we used the third harmonic pulse of a Nd:YAG laser for ablation of uranium metal and measured the plasma emission with a fiber-optic spectrometer. The LIBS spectra of uranium metal and their features in different ambient gases (i.e., argon, neon, oxygen, and nitrogen) at atmospheric pressure were studied. Strong continuum spectrum and several hundreds of emission lines from UI and UII were observed. It is found that the continuum spectrum observed in uranium not only comes from bremsstrahlung emission but is also due to the complex spectrum of uranium. The influence of ambient gas and the gas flow rate for ablation of uranium metal was investigated. The experimental results indicate that the intensity of the uranium lines was enhanced in argon and nitrogen. However, the intensity of uranium lines was decreased in oxygen due to the generation of UO and other oxides. The results also showed that the highest intensity of uranium lines were obtained in argon gas with a gas flow rate above 2.5 L/min. The enhanced mechanism in ambient gas and the influence of the gas flow rate were analyzed in this work.     

金属铀表面氧化动力学的X射线衍射研究

利用X射线衍射和Rietveld方法研究室温～150℃和300℃下金属铀表面氧化，对氧化过程中试样的表面结构以及氧化动力学进行分析。将试样表面氧化物随时间的变化作定量计算，绘制出不同温度下金属铀表面的氧化动力学曲线，对50～150℃范围内的氧化动力学数据进行拟合，获得不同温度下的氧化反应速率常数，由此得到大气环境下金属铀表面形成UO₂的活化能为46.0kJ/mol。在300℃下，氧化产物U₃O₈逐渐在UO₂上形成，其形成过程符合成核生长机理。     

金属铀环境腐蚀的表面状态研究

采用显微激光拉曼和傅立叶变换红外光谱技术,结合扫描开尔文力显微镜,在线研究了金属铀在大气环境中、一定温度范围内样品表面腐蚀的微区形貌和反应产物的变化情况。结果表明,金属铀在室温时表面微区形貌呈球形凸凹粒状不均匀分布,且在颗粒边缘和凹坑处表面电位较高,易发生点蚀。在大气环境条件下会吸附空气中的O2、H2O和CO2反应生成UO2、铀酰化物和碳酸盐等,不同温度加热,铀表面首先出现活性腐蚀亮斑,并逐渐积累长大,其主要氧化产物UO2在260℃以上开始转化为U3O8。     

离子轰击对氮化铀表面氧化行为的影响

采用离子氮化技术制备得到一定厚度的氮化铀层,以不同能量的氩离子轰击考察氮化铀的辐照氧化行为,并与大气中的自然氧化行为进行对比,考察材料在辐照环境下的稳定性。结果表明,氮化铀表面经氩离子轰击后,表面形貌发生了改变;氩离子轰击氧化与大气中的自然氧化行为存在差异,离子轰击增强了氮化铀表面的氧化程度,但其对氧化行为的影响主要在浅表面,大气氧化的氮化铀氧化层更厚;随着氩离子轰击能量的增加,表面氧化物含量及氧化层深度显著增加。总体而言,氩离子辐照对氮化铀层的影响随深度的增加而减弱,并不影响氮化铀的整体稳定性。     

D+注入Li4SiO4的表面化学状态及其热解吸行为

锂陶瓷氚增殖剂的氢同位素行为是聚变堆固态产氚包层关心的重要课题。本文将3 keV D⁺注入Li₄SiO₄,采用X射线光电子能谱在线分析注氘前后材料表面的化学状态,同时采用热解吸谱（TDS）实验技术,研究注氘后Li₄SiO₄中氢同位素的热解吸行为。实验结果表明：D⁺注入会改变Li₄SiO₄表面的化学环境,产生多种辐照缺陷和化学键合状态;氘滞留量和热解行为受注氘时样品的温度影响较大,可在一定程度上预测产氚包层中氚的滞留行为。     

金属铀表面非平衡磁控溅射CrNx薄膜的XPS分析与腐蚀性能

金属铀的化学性质十分活泼,极易发生氧化腐蚀。为改善基体的抗腐蚀性能,采用非平衡磁控溅射离子镀技术在金属铀表面制备CrN_x薄膜。采用X射线衍射和X射线光电子能谱研究薄膜表面的物相结构和元素成分分布,采用极化曲线研究薄膜的抗腐蚀性能。结果表明,CrN_x薄膜具有较好的致密性和抗腐蚀性能。当氮分压较小时,生成的薄膜为Cr+CrN+Cr₂N混合相。在金属铀表面制备1层CrN_x薄膜后,其腐蚀电位增大约465 mV,腐蚀电流密度明显降低,有效改善了贫铀表面的抗腐蚀性能。