一、热脱附谱的自动采集(论文文献综述)
王斌斌[1](2020)在《液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理》文中指出非晶合金作为潜在的结构材料,需在保持高强度的前提下提升其塑性变形能力,但如大多数的材料一样,这两个性能总是相互排斥的。然而,通过采用液态氢化方法(一种在氢/氩混合气氛下进行的氢微合金化技术),不仅能够制备出强度更高且塑韧性能更好的非晶合金,还同时提升了其玻璃形成能力。但是,目前对非晶合金无定形结构中原子排布隐藏序的有限理解无法从根本上洞悉上述现象的内在起源。为此,本论文的主要研究工作集中在:(i)对非晶无定形结构进行整体描述,并据此定义出非晶合金中软区的结构特征;(ii)氢微合金化后非晶合金玻璃形成能力改善的热力学、动力学以及结构因素;(iii)非晶合金所表现出的氢依赖变形行为的结构起源。首先,利用分子动力学模拟方法创建了不同非晶合金样品的三维原子模型,并根据配位多面体的向错密度将无定形结构中原子细分为六大类进行研究,发现在纳米尺度范围内存在一种规律性的空间分布花样,本文称之为“梯度原子堆垛结构”。非晶态局域结构表现为从松散原子堆垛到致密原子堆垛的渐变行为,相应的原子性能同样满足梯度演变规律。据此,非晶合金内部结构可具体分割成三类可识别区域:类固态区、过渡态区以及类液态区,每一个区域具有不同类型的原子。研究表明,类液态区原子与局域剪切转变位点的相关性最强,过渡态区原子次之,而类固态区原子(与类液态区原子的关联强度最低)对剪切转变的贡献最低。与“几何不稳定结构”模型不同,在本文所提出的非晶结构模型中,重点考察了中程序原子排布特点,从而能够明确出非晶中软区的结构成分,即类液态区原子和它们近邻原子的组合。这一发现有助于定量地比较不同非晶合金中软区的数量,为非晶合金独特的力学行为提供合理的解释。其次,采用分子动力学模拟原位研究了不同氢含量下Zr-Cu与Ni-Al体系的输运性质与原子结构对温度的依赖行为。从热力学角度来说,液态氢化后过冷液体的玻璃转变温度降低。与此同时,少量氢原子添加还会降低过冷液体的比热值,减缓比热随温度的变化幅度,并且增加体系的原子尺寸分散度与混合焓绝对值;这些均有利于非晶合金的形成。然而,从动力学角度来说,氢原子的存在会显着提升其周围原子的扩散能力,进而氢化过冷液体表现出更低的粘度;一般来说,这将阻碍非晶合金的形成。最后,从结构角度来说,氢化过冷液体在玻璃转变后不仅保留更多的类液态原子,还会形成更多的类固态原子,更易于形成长程无序的非晶结构。除此之外,少量氢原子添加会明显抑制晶体结构的形成,与实验观测结果相一致。简而言之,尽管氢化过冷液体表现出更明显的局域动力学不稳定性,但结构分析表明小尺寸氢原子的微合金化确实会提升非晶合金的玻璃形成能力,组成元素间的原子尺寸差异起到了决定性作用。再次,通过实验与分子动力学模拟相结合,系统地分析了氢微合金化后Zr-Cu基非晶合金内部原子尺度结构细节的变化规律,旨在识别出这一材料同时表现出高强度、塑性与韧性的结构起源。从多尺度力学实验与模拟结果来看,少量氢添加并没有诱发氢脆现象,而是对非晶合金的力学性能产生积极的影响。根据动态弛豫谱分析、电子结构分析以及模拟原子结构分析(基于“梯度原子堆垛结构”模型),氢微合金化样品中会产生更多的高活性软区,增加了变形过程中剪切带的数量,进而变形能力得到改善;与此同时,氢微合金化样品中还会形成更强的结构基体,延缓剪切带萌生,对应强度的提升。最终,与未氢化样品相比,氢微合金化样品表现出更高的屈服强度、更大的屈服应变与断裂应变。最后,采用分子动力学模拟方法,对Zr35Cu65与Zr65Cu35非晶体系进行单变量对比性研究,以探讨Zr基非晶合金的氢微合金化力学行为是否取决于氢化物形成元素的含量。尽管二者的强度和变形能力在氢微合金化后均表现出上升的趋势,但低Zr含量氢微合金化样品的力学性能改善效果更为明显。在这两个体系中,构型势能与柔性体积分布都分别遵循相似的氢依赖变化趋势;所有的氢微合金化合金不仅具有更多稳定且柔性体积更小的原子,还同时拥有较大比例的易激活原子。然而,基于“梯度原子堆垛结构”模型的原子尺度分析表明,相比于Zr65Cu35体系,少量氢原子添加能够促使Zr35Cu65中形成更多的软区以及更强的结构基体,进而表现出更大的强度与变形能力优化幅度。本文研究结果对认识非晶结构不均匀性,理解玻璃转变本质,揭示非晶态材料结构-弛豫行为-力学性能的关联机制以及开发大尺寸高强韧非晶合金具有重要意义。
王雪峰[2](2020)在《钨及其合金与低能高束流氘等离子体相互作用研究》文中进行了进一步梳理氘(D)-氚(T)热核聚变具有大规模实现能源可持续生产的潜力。正在建造的国际热核聚变实验堆(ITER)及中国聚变工程实验堆(CFETR)是用于验证氘-氚聚变能源可行性的磁约束等离子体聚变装置。ITER和CFETR的一个重要部件便是偏滤器,偏滤器的功能是从等离子体束中排出聚变反应产生的氦以及杂质。偏滤器必须能够承受10 MW.m-2的热通量以及高达1024 m-2·s-1的粒子轰击。钨(W)具有较高的氢溅射阈值与良好的热性能,是偏滤器及第一壁最佳的备选材料之一。研究钨及其合金与等离子体的相互作用以及定量测量氢同位素在其中的滞留对于面向等离子体壁材料的研发和装置的安全运行均有重要意义。本工作利用课题组自行研制的涉氚等离子体发生装置(CEPT),在低能(25 eV/D)、高束流(3.71 × 1021 D·m-2·s-1)氘等离子辐照工况环境下测试了不同工艺制备纯钨的抗辐照性能及氘滞留性能,研究了纯钨在长时间持续辐照下的表面辐照损伤演化以及氘滞留量的变化情况,并考察了 Y2O3掺杂对纯W抗辐照及氘滞留性能的影响。研究结果显示:(1)不同工艺制备的三种W材料—化学气相沉积(CVD-W)、粉末冶金(冷轧)安泰W(Anti-W)和粉末冶金(热轧)厦W(Xia-W)—在相同氘等离子体辐照参数下(基底温度370 K、辐照剂量1.3 × 1025 D/m2),表面形貌及氘滞留行为呈现明显差异。三种W材料辐照后,Anti-W表面出现大量球形起泡,Xia-W表面有少量的平台状起泡,而CVD-W表面则几乎没有起泡。辐照后材料的X射线衍射(XRD)谱峰均向小角度偏移,对应晶格常数及晶格膨胀变化从大到小排序为:CVD-W(0.54%)、Xia-W(0.37%)和Anti-W(0.28%)。热脱附谱(TDS)测试显示,三种样品中氘滞留量,Anti-W最高(9.11 × 1020 D/m2),其次是 Xia-W(1.44 × 1020 D/m2),而 CVD-W 中氘滞留量最低(0.41 × 1020 D/m2)。可见,晶格膨胀和氘滞留量的减少在一定程度上缓解了样品表面宏观起泡行为的产生。Anti-W、CVD-W和Xia-W三种材料氘热脱附活化能分别为1.57 eV、0.88 eV和0.53 eV,进一步揭示氘在Anti-W中可能存在于空位及氘泡位置,在CVD-W存在于晶界/位错中,而在Xia-W中主要分布于晶格间隙位。综合性能比较,通过化学气相沉积工艺制备的CVD-W具有良好的抗辐照性能,且氘滞留量远低于传统粉末冶金工艺制备的纯钨。(2)在氘离子长时间持续辐照情况下,Anti-W中的氘滞留量会随辐照剂量的增加持续上升(8h,滞留量达到1.89 × 1021 D/m2),然而氘脱附温度先上升后下降(最高达到850K)。核反应反冲(NRA)测试显示,氘原子主要在距离样品表面1500 nm处富集;氘在钨中的富集导致表面起泡,表面起泡现象与钨晶格膨胀率相关联,当样品表面起泡现象明显时钨晶格膨胀率有所降低。在长时间辐照后,钨中主要有两种氘俘获阱:在1.33× 1025 D·m-2剂量范围内,以空位为主,热脱附活化能为1.09-1.16 eV;在1.33-21.36 ×1025 D·m-2剂量范围内主要为空位团簇,热脱附活化能为1.67-1.77 eV。长时间辐照是第一壁材料面临的实际工况,在辐照与辐照导致的样品温升协同作用下,空位将聚集成空位团簇,成为进一步捕获氘的陷阱。空位团簇中氘分子压力持续上升将最终导致样品表面泡的破裂,造成钨粉尘进入等离子体放电区域引起等离子体降温,因此需采取适当措施,阻止W表面起泡行为的产生或及时去除W中滞留的氢同位素。(3)在相同氘等离子体辐照参数下,W-Y2O3表面出现少量的球形起泡(约2 μm)并伴随着椭圆形膨胀(~2×10μm),而纯W表面则覆盖有大量的小尺寸球形起泡(~100 nm)。W-Y2O3的晶格膨胀率为0.35%,高于纯W(0.19%)。W-Y2O3中氘滞留量为5.23 × 1020 D/m2,略高于纯W中氘滞留量(2.10 × 1020 D/m2);W-Y2O3中氘的热脱附温区为450-850 K。W-Y2O3和纯W中均出现两种氘俘获位,其中低温氘俘获位的热脱附活化能为0.39 eV,低于纯W(0.86 eV);高温俘获位的热脱附活化能为1.73 eV则高于纯W(1.57 eV)。Y2O3掺杂在一定程度上改善了钨的抗辐照特性,但氘滞留量有所上升,脱附温区向高温去延伸,氘去除难易程度增加。
刘皓东[3](2019)在《氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为》文中研究表明氘氚核反应是地球上最容易实现的核聚变反应,托卡马克被认为是最具希望实现磁约束可控核聚变反应方式之一。欧盟、日本、美国、中国、俄罗斯、韩国、印度七方共同出资合作推进ITER计划,我国提出进行中国聚变工程实验堆(CFETR)工程建设。由于燃料氚的稀缺性及放射性,其在聚变堆中渗透滞留问题关系到聚变堆的经济性与安全性。为了对氢同位素在聚变堆材料及部件中渗透滞留问题有系统性的认识,本文利用实验室热脱附谱设备、气体驱动渗透设备、等离子体驱动渗透设备及EAST等离子体辐照平台MAPES,结合扫描电子显微镜SEM、透射电子显微镜TEM、X射线光电子能谱XPS、正电子湮没谱PAS等材料分析表征手段对氘在聚变堆结构材料及面向等离子体材料中的渗透滞留行为进行了系统研究,最后对面向等离子体部件模块进行了氘等离子体驱动渗透研究。其中,聚变堆结构材料包括低活化铁素体/马氏体RAFM钢(CLF-1钢、CLAM钢和Euro fer钢)、钒合金(纯钒和V-4Cr-4Ti合金)和铜合金(纯铜、无氧铜、氧化铝弥散铜AL15和CuCrZr合金),面向等离子体材料包括轧制钨和再沉积钨,面向等离子体部件主要针对偏滤器穿管型部件。通过本文工作,在实验室建设了国内第一台等离子体驱动渗透实验设备,并利用该设备首次测得了氘在国产RAFM钢、国产钨等聚变堆材料的表面再结合系数。同时,在EAST托卡马克中建设了等离子体驱动渗透实验平台,并在壁处理过程中测得了氘渗透信号。等离子体驱动渗透实验结果表明:(1)对于RAFM钢,随着离子入射能量的增大,氘在RAFM钢上表面的再结合系数增大,等离子体驱动渗透量减少,这与不同离子入射能量下RAFM钢表面的杂质溅射情况有关。对于以RAFM钢为结构材料的测试包层模块TBM,清洁的表面有助于减少气渗透量,减小对包层气增殖能力评估的影响;(2)氖通过V-4Cr-4Ti合金的等离子体驱动渗透量高于同气压下的气体驱动渗透量,等离子体驱动渗透量也随离子入射能量增大而减少;(3)对于铜合金,氘通过CuCrZr合金的等离子体驱动渗透量与退火态纯铜接近;(4)氘在钨表面再结合系数与表面杂质溅射状况有关,其激活能随表面杂质化学吸附能变化;(5)与裸RAFM钢相比,6 μm厚度的钨层覆盖于RAFM钢表面可降低氘渗透量,30 nm厚度的钨层覆盖于RAFM钢表面可增大氘渗透量;(6)国际上首次开展了针对穿管型部件的等离子体驱动渗透实验。实验结果表明,氚粒子不必通过较厚的铠甲材料(8mm厚钨),可直接通过较薄的结构材料(1.5 mm厚CuCrZr合金或0.4 mm厚RAFM钢)进入冷却剂。在ITER偏滤器区域,通过电荷交换产生的中性粒子入射通量可达1024 m-2s-1,进入冷却剂中的氚量将是可观的,增大氚水处理量,可能引起氚安全问题。如果CFETR偏滤器采用目前EAST钨铜上偏滤器设计,即在钨块缝隙中加入钨环,既可以起到定位作用又可减少经结构材料的氚渗透量。本文获得了氘在聚变堆材料中的输运系数(渗透系数和扩散系数)。实验结果表明:(1)国产RAFM钢具有与国际上其他RAFM钢接近的渗透系数和扩散系数;(2)氘在纯钒和V-4Cr-4Ti合金中的渗透系数接近,均比RAFM钢高两个数量级,氘在V-4Cr-4Ti合金中的扩散系数比纯钒中的扩散系数低,这与合金元素Ti的添加有关,使用V-4Cr-4Ti合金作为结构材料的包层应对阻氚性能、氚安全、氚循环等提出更高要求;(3)在铜合金中,氘在CuCrZr合金中的扩散系数最低,氧化铝弥散铜AL15次之,纯铜最高,但氘在三种样品中的渗透率均接近;(4)氘在轧制钨中的有效扩散系数远低于氘在钨中的晶格扩散系数,这与轧制钨中存在大量位错缺陷有关,对轧制钨高温退火处理可大大减少位错浓度。本文对氘在聚变材料中滞留行为进行了评估。主要结论有:(1)对于RAFM钢,浅表面(~0.16μm)的辐照损伤增大氘滞留量,较深处(~1.2μm)的辐照损伤对氘滞留量几乎没有影响,浅表面(~0.03μm)注入氦离子对氘的捕获作用更强,较深处(~6.1 μm)注入氦离子对氘的渗透阻挡作用更强,预注入氦对RAFM钢中氘滞留量的影响取决于氦的捕获效应与阻挡作用之间的竞争关系;(2)氘在V-4Cr-4Ti合金中的滞留量比纯钒略高,比RAFM钢高两个数量级;(3)对于铜合金,氘在CuCrZr合金中的滞留量最高,氧化铝弥散铜AL15次之,纯铜最低,氘在CuCrZr合金中滞留量主要与基体中Zr的溶解量有关,溶解Zr对氘的捕获能约为0.98 eV,在制备CuCrZr合金过程或后续热处理过程中降低基体中Zr的溶解量可降低氘在CuCrZr合金中的滞留量;(4)与裸钢相比,30 nm厚度的钨沉积于RAFM钢表面对氘滞留行为几乎没有影响,6 μm厚度钨沉积于RAFM钢表面可降低氘滞留量;(5)EAST托卡马克等离子体辐照样品的热脱附行为与实验室ECR等离子体辐照样品的热脱附行为表现出一定差异,这可能是因为托卡马克中等离子体环境(如杂质情况,粒子种类,粒子能量分布以及粒子通量分布等)较实验室ECR等离子体更为复杂。为了对未来聚变堆中氚的渗透与滞留量进行准确评估,需要对聚变堆中粒子种类,粒子能量,粒子通量和材料的表面状态有更多了解。
余敏[4](2019)在《单晶Ni(110)氧化表面分子吸附与反应的超高真空-红外光谱研究》文中进行了进一步梳理镍(Ni)金属及其氧化物是经久不衰的经典工业催化剂体系,在费托合成、清洁能源如氢气制备及工业废气纯化等方面都有着广阔的应用前景,与其相关的各种催化反应过程也因此一直是科学研究的热门课题。而从原子分子的尺度上研究这些反应的反应物和生成物的生命过程对理解其催化反应机理、提高镍基催化剂的催化效率有重要帮助。多相催化反应发生的场所位于催化剂表面,所以研究催化剂表面与吸附分子的相互作用及吸附分子间的相互作用对理解多相催化过程十分重要。Ni单晶、(2×1)Ni-O/Ni链结构和NiO/Ni薄膜是三种具有代表性的Ni基结构,以这些具有高度有序结构的材料为模型催化剂,研究各个反应物及生成物分子在Ni基催化剂表面的生命历程具有很强的代表性。随着各种表面科学技术的快速发展,近年来对Ni单晶和NiO/Ni表面分子的吸附及反应过程的研究取得了不少成果,但仍存在一些原子分子尺度上的争议。而在(2×1)Ni-O链结构表面的分子吸附和反应研究几乎还是空白。利用对分子的化学吸附环境非常敏感的实验方法,并从新的角度研究这些表面反应过程,对于澄清原子分子尺度上的争议和填补(2×1)Ni-O链结构表面的研究空白十分必要。表面反射吸收红外光谱(Infrared Reflection Absorption Spectroscopy,IRRAS)对分子化学吸附环境分辨能力很强,是一种研究表面分子吸附位置、吸附构型、反应路径以及表面-分子间和分子-分子间相互作用非常理想的研究方法。由于金属表面红外光的反射率很高,即使表面很微弱的分子吸附信号也能被红外光探测到,因此IRRAS方法已经被广泛用于金属基底的各种表面化学和催化机理研究。本论文中,我们通过优化光路设计,搭建了一台新型的灵敏度高、稳定性高的超高真空-真空傅里叶变换红外光谱(Ultrahigh Vacuum-Vacuum Fourier Transform Infrared Spectrometer,UHV-FTIRS)联合系统,实现了金属及氧化物表面分子过程的超高真空原位监测。利用这套系统,我们系统研究了 Ni(110)单晶表面、(2×1)Ni-O/Ni(110)链结构表面及NiO/Ni(110)薄膜表面CO、NO和O2等典型小分子的吸附位置、吸附构型、分子间相互作用及分子与衬底间相互作用等。具体的研究内容和结果如下:一、利用UH V-FTIRS、低能电子衍射(LEED)、热脱附谱(TDS)实验和密度泛函理论(DFT)计算,详细研究了 CO在(2×1)Ni-O/Ni(110)表面的吸附和温度控制的构型演化行为。我们首次定义了 CO在(2×1)Ni-O/Ni(110)表面随退火温度变化的两种吸附构型:90K时,CO吸附构型为有序的顶位构型,CO倾斜53°吸附在Ni-O链中的Ni原子顶位位置;接近室温时,CO吸附构型为有序的桥位构型,每个CO的C原子同时与两个近邻Ni-O链中的Ni原子结合。将低温样品退火,顶位吸附构型的CO将经过一个无序态在接近室温时转化成有序的桥位吸.附构型。在无序态中,有序顶位和桥位构型无序分布,导致Ni-O链沿[110]方向严重扭曲,同时使CO振动频率发生明显移动。300 1K以上CO从表面完全脱附,Ni-O链的扭曲随即消失。二、利用DFT计算研究了 Ni(110)表面(2×1)Ni-O链的交换耦合相互作用。计算结果证实了 Ni-O链内Ni原子的反铁磁(AFM)自旋排列。Ni-O链内两种具有相反自旋排列的Ni原子可以由STM模拟图像中的电荷密度清晰分辨,这说明利用Ni-O链进行信息存储时,其携带的信息可以被轻易读出。交换耦合参数的计算结果表明,引入了“拉链分子”CO,可以很大程度上增强Ni-O链间的自旋耦合,从而增强了自旋排列的稳定性。三、利用UHV-FTIRS研究了 CO与O2在NiO/Ni(110)表面的共吸附行为,发现O2在NiO/Ni(110)表面的吸附与表面CO的预吸附量有关。表面没有预吸附CO或CO预吸附量较低情况下,O2无法吸附在NiO/Ni(110)表面;只有CO预吸附量超过一定阈值,O2分子才能吸附在CO宿主Ni2+紧邻的Ni2+离子上。我们认为这与CO向其宿主Ni2+转移电子有关。由于电子转移的有限性,只能形成Co-O2-CO和CO-O2-CO-O2-CO两种共吸附构型,也就是,两个近邻的CO转移的电荷可以供一个O2吸附或三个CO供两个O2吸附。根据紧邻Ni2+吸附的O2分子数量,CO的IR吸收峰出现不同的频移。四、利用UHV-FTIRS实验和DFT计算,系统研究了 NO在Ni(110)单晶表面的吸附和反应过程。初始吸附时有部分NO分解并在表面留下N原子和O原子,未分解的NO分子吸附在表面短桥位和顶位位置。随着NO覆盖度的增加,分子间增强的偶极矩相互作用使得表面NO的吸收峰发生明显蓝移。DFT计算结果表明,NO分解产生的N原子和O原子分别占据Ni(1 10)单晶表面长桥位位置和三重谷位位置。经紫外光照射后,Ni(110)表面的N原子和O原子可以重新复合为NO分子。五、利用UHV-FTIRS实验和DFT计算,研究了有序(2×1)Ni-O/Ni(110)表面NO的吸附及构型演变,找到了一种制备高密度表面端氧的新方法。在低覆盖度下,NO分子首先倾斜吸附在(2×1)Ni-O链中的Ni离子上。随着覆盖度的增加,NO分子分别沿平行和垂直Ni-O链的方向排布,并引起Ni-O链的结构扭曲。当NO覆盖度超过1/3分子单层(monolayer,ML)后,Ni-O链内增大的应力导致与NO键合的Ni离子与相邻两个O离子断开并被转移到两列Ni-O链之间,同时暴露出两个端氧。将NO覆盖的(2×1)Ni-O/Ni(110)表面加热到250 K,表面高密度的端氧结构可达到高度有序。
闫林晓[5](2019)在《煤瓦斯吸附/解吸静电场抑制与促进机理》文中研究说明我国煤层气储层具有高储存量,低渗透性的特点。为了研究静电场作用对煤样吸附/解吸的抑制与促进机理,探寻煤层增透技术,搭建了静电场煤瓦斯吸附/解吸实验平台,测定了不同静电场强度下的瓦斯吸附等温线、瓦斯解吸量及解吸速度,寻找煤吸附解吸优势场强,并确定吸附、解吸及静电场三者之间的内在联系,从电极化、热力学和孔裂隙三个方面探索静电场对煤样的作用机理。研究表明:(1)煤样瓦斯吸附量与静电场场强密切相关。实验结果表明:煤样在静电场下的吸附符合朗格缪尔吸附,且瓦斯吸附量受到电场强度的影响:电场强度为60kV/m时吸附量最大,未加电场的吸附量次之,电场强度为90kV/m时的吸附量较未加电场时小,电场强度为30kV/m吸附量最小。(2)煤样瓦斯吸附静电场优势场强为60kV/m。计算不同场强下朗格缪尔极限吸附量和吸附热,结果表明随场强的增大,煤样对瓦斯的吸附能力先增大再减小,呈抛物线形式,在电场强度为60kV/m时煤对瓦斯的吸附能力最大。(3)煤样瓦斯解吸静电场优势场强为60kV/m。比较不同静电场下瓦斯解吸速度有如下规律:电场强度为60kV/m时解吸速度较电场强度为90kV/m时的大,30kV/m时的解吸速度仅次于90kV/m的解吸速度,未加电场时的解吸速度最小。不同电场下解吸量也显现出同样的规律。同时,解吸过程的前40s内解吸速度衰减较快,随后解吸速度趋于稳定。(4)在优势场强下静电场可以提高瓦斯解吸速度。优势场强条件下,仅在解吸过程施加静电场时瓦斯解吸速度大于吸附和解吸过程均不施加静电场时的解吸速度。仅在吸附阶段施加静电场时的瓦斯解吸速度明显大于仅在解吸阶段施加静电场时的解吸速度。吸附解吸全程施加静电场时的解吸速度最大。因此,静电场在增强瓦斯吸附能力的基础上会进一步提高瓦斯解吸速度。(5)揭示了静电场作用下瓦斯吸附促进与抑制机理。随电场强度的增加瓦斯吸附量具有先降低再增大的趋势呈抛物线形式,分析其机理是:电场强度较小时,煤基质表面的极性基团发生转向极化,造成吸附质分子相对应的“吸附位”减少,从而使煤对瓦斯的吸附能力降低;随着电场强度的增大,引起极化作用的增强,使煤和瓦斯分子的吸引力增大,从而使煤对瓦斯分子吸附能力的增强,吸附量增加。当电场强度过大时,煤体电负性增加较大,造成煤瓦斯吸附热减小,煤瓦斯分子吸附势阱变浅,瓦斯吸附量又降低。(6)揭示了静电场作用下瓦斯解吸促进与抑制机理。静电场可以促进煤样中瓦斯的解吸过程,分析其机理为:静电场增强了煤样对瓦斯的吸附能力,提高了煤样解吸时瓦斯的压力梯度,增大了解吸时的动力。另一方面,静电场使煤样空裂隙连通性增强,降低了瓦斯在煤样内部的运移阻力,两者综合作用促进了瓦斯的解吸过程。
王宏北[6](2018)在《激光散斑干涉诊断托卡马克EAST第一壁形貌实验平台建立及应用研究》文中研究说明清洁安全的核聚变能对解决中国能源供给问题尤其重要,而磁约束托卡马克是目前最有可能实现受控热核聚变的方法。磁约束聚变能的实现主要面临物理和材料两方面的瓶颈问题:高参数稳态等离子体物理问题和托卡马克装置及未来反应堆关键材料问题。等离子体与壁相互作用(Plasma Wall Interaction,PWI)过程与机理的研究有助于解决上述问题,研究PWI的过程与机理并施以有效控制,被认为是实现受控热核聚变的最核心问题之一,对未来中国聚变工程实验堆(ChinaFusionEngineeringTestReactor,CFETR)的设计、建造和运行都具有重要意义。激光散斑干涉技术是一种非接触式全场实时测量技术,具有通用性强、测量精度高、测量动态范围宽等诸多优点,因而成为核聚变托卡马克第一壁形貌动态监测的重要诊断手段,可针对第一壁材料表面所发生的形貌变化,如表面位移、应力应变、材料侵蚀、粒子再沉积等,进行原位在线实时测量。本论文以激光散斑干涉技术应用于托卡马克第一壁形貌动态监测为研究背景,主要开展了以下工作:第二章基于散斑干涉技术,在实验室条件建立了激光散斑干涉第一壁形貌动态监测与诊断研究实验平台(Speckle Interferometry Experiment Platform in Dalian University of Technology,DUT-SIEP),该平台主要由激光光源系统、高精度压电陶瓷位移系统和高分辨成像系统组成。激光光源系统包含可调谐染料激光器、OPO激光器、半导体激光器和He-Ne激光器等,可有针对性的选择激光波长与激光能量输出,用于满足不同待测材料表面形貌特征及反射率差异的要求;高精度压电陶瓷位移系统由压电相移传感器和高灵敏度驱动控制器组成,具备亚毫秒的响应时间,可实现0~2微米范围的高精度位移,其有效行程范围内位移偏量分辨率为0.1纳米;高分辨成像系统可通过外触发时序控制,与纳秒脉冲激光保持同步,实现2208[H]×3000[V]分辨率的图像连续高速采集。第三章为了实现托卡马克EAST第一壁形貌诊断的技术要求,实验平台各硬件系统均与集成控制终端进行连接,通过自主开发托卡马克EAST第一壁形貌监测集成控制与数据采集系统,将实验平台的时序同步控制与散斑干涉图像采集功能进行整合,实现了激光散斑干涉形貌测量的程序化远程控制,使DUT-SIEP实验平台成为托卡马克第一壁形貌诊断研究的重要离线测试平台,为解决托卡马克第一壁形貌在线动态监测提供技术保障和支撑。第四章利用激光烧蚀模拟托卡马克第一壁表面的微尺度形貌变化,开展了金属钨镜与金属钼镜的单波长和双波长激光散斑干涉形貌诊断测量,通过激光散斑干涉形貌测量结果与轮廓仪和共聚焦显微镜的形貌表征结果比对,验证了 DUT-SIEP实验平台的形貌测量准确性与可靠性,是未来EAST第一壁形貌诊断研究的重要原理实证工作。第五章面向真实的EAST偏滤器钨瓦开展双波长激光散斑干涉离线形貌诊断研究,并模拟了 EAST装置的远场实验条件,通过对双波长散斑干涉形貌测量与诊断的研究,进一步验证了激光散斑干涉技术应用于EAST装置第一壁形貌原位在线监测的可行性,检验了 DUT-SIEP实验平台及未来EAST原位、在线监测集成控制终端与数据采集系统的可靠性,为EAST装置第一壁形貌原位动态监测平台,提供前期工作基础和设计参考。
屈文敏,花争立,李雄鹰,顾超华,郑津洋,赵永志[7](2017)在《热脱附谱技术在储氢容器材料氢陷阱研究中的应用研究进展》文中指出氢能作为重要的二次能源,因其具有来源多样、储运便捷、清洁环保、利用高效等优点受到了各国的青睐。高压储氢容器是氢能的重要储输设备之一,其材料氢脆问题是氢能及其相关技术发展中的瓶颈,并逐渐发展为金属材料科学领域中一个非常重要且活跃的研究方向。热脱附谱(TDS)作为一种研究材料中氢陷阱特性的重要方法,得到了国内外学者的广泛使用。本文首先在综合介绍TDS装置及其测试原理的基础上,讨论了升温热脱过程中可能发生的氢陷阱变化对TDS结果及分析的影响。然后通过对TDS试样预处理技术发展水平及各技术利弊的分析,讨论了充氢技术和参数的选择以及充放氢过程对TDS试验结果的影响。最后,基于TDS数据后处理的现有理论及研究进展,讨论了TDS 3种拟合模型的适用性以及在其处理多陷阱曲线重合问题时反褶积过程的复杂性。
海然[8](2016)在《托卡马克面向等离子体材料双脉冲激光诱导击穿光谱诊断研究》文中认为托卡马克装置运行过程中,面向等离子体材料(Plasma Facing Material, PFM)承受着来自芯部等离子体稳态、瞬态高热负荷和强粒子流的轰击作用。这种等离子体与壁材料相互作用(Plasma Wall Interaction, PWI)过程往往会伴随着PFM的溅射刻蚀,杂质输运、再沉积,以及燃料滞留等物理问题。PFM的退化直接决定了未来托卡马克装置的使用寿命。磁约束聚变发展道路上急需一种能够实时、原位分析PFM表面成分的诊断方法,进一步深入研究复杂的PWI过程,完善未来PFM的设计方案。激光诱导击穿光谱(Laser Induced Breakdown Spectroscopy, LIBS)技术作为一种原位、微损伤、全元素分析手段,已被应用于众多领域,并获得不同程度的成功。然而LIBS技术在托卡马克环境下的应用研究还处在起步尝试阶段,对于超高真空、强磁场等严酷环境下的实验研究相对匮乏。如何进一步提升LIBS系统的探测灵敏度将是决定该技术最终能否成为一种可靠的托卡马克装置PFM原位诊断技术的关键一步。因此,本论文针对托卡马克环境下等离子体辐照后的壁材料表面所沉积的痕量杂质元素和滞留燃料进行了单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)分析测试,研究了气压对光谱信号的影响,并由此发展了一种双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术的新方法,达到了显着提升探测灵敏度、空间分辨率的目的。具体内容如下:第二章针对纳秒激光诱导等离子体动力学演化过程,等离子体温度、密度、光谱特性等物理参数变化规律进行了讨论。通过LIBS方法对2010年EAST托卡马克装置等离子体辐照前后PFM表面成分进行了对比研究,结果显示辐照后偏滤器石墨瓦表面共沉积杂质主要包括锂、硅、铁、铬、钾、钠等元素,表征结果与离线X射线光电子能谱(XPS)测试结果相一致。通过逐点扫描的方式成功获得了各杂质元素空间分布情况,首次测得偏滤器石墨瓦表层共沉积杂质层厚度约为60μm,验证了LIBS技术可以作为一种PFM表面共沉积杂质层三维空间全元素成分成像研究的分析方法。第三章通过实验室模拟托克马克气压环境,系统地研究了气压的改变(6×10-6 mbar至1000 mbar)对LIBS光谱分析的影响。结果显示随着环境气压的降低等离子体连续辐射强度逐渐降低,而原子、离子发射谱线强度呈现出先增大后减小的变化趋势,大约在1~100mbar区间出现极大值。这种现象是气压环境对等离子体约束和激光诱导等离子体对纳秒激光脉冲后延屏蔽作用两种竞争机制间共同作用的结果。当气压低于10-2mbar之后,环境对等离子体约束作用十分有限,导致了等离子体处于自由膨胀的状态,LIBS光谱信号较弱,不利于PFM的诊断工作。尽管如此,在EAST装置“H窗口”处所搭建的原位LIBS壁材料诊断装置在10-8mbar环境下成功检测到了第一壁钼瓦表面和瓦间缝隙内所滞留的氘(D)信号,这为EAST装置等离子体放电过程中燃料滞留输运研究提供了直接的实验数据。第四章作为本论文的研究重点,提出了一种共轴双脉冲激光诱导击穿光谱(DP-LIBS)技术的壁诊断方法。该方法在托卡马克装置超高真空环境下提高了传统单脉冲激光诱导击穿光谱(SP-LIBS)原位PFM诊断的探测灵敏度,进一步提升了对痕量元素的精确分析能力。实验结果显示在3×10-5mbar条件下,脉冲时间间隔为1.5 μs时,DP-LIBS方法所采集到的等离子体光谱信号强度较传统的SP-LIBS方法增强6.5倍。通过DP-LIBS方法成功探测到了聚变等离子体辐照后偏滤器石墨瓦表面所有痕量杂质元素(0.14% Ti,0.05% Cr,0.08% Ca,0.26% Fe,0.05% Ni和0.13% Mo),与商用X射线能谱(EDX)仪器的探测结果相一致。此外,DP-LIBS与EDX、XPS离线分析技术相比还具备了包含氢(氘、氚)、锂等低原子序数元素在内的全元素实时诊断等诸多优势。第五章介绍了一种垂直再加热DP-LIBS诊断方法,在不损伤HL-2A托卡马克装置第一镜光学表面的前提下,对第一镜表面超薄(0.8 gm)共沉积杂质层进行纵向超高空间分辨(80nm/pulse)的诊断研究。随着沉积杂质的剥离、去除,受污染的第一镜的镜面反射率逐渐由最初的4%恢复到80%,证明了激光消融技术作为一种有效的托卡马克装置第一镜、窗口表面沉积杂质的原位清洗方法的可行性。DP-LIBS技术的应用显着提升了传统LIBS方法在托卡马克环境下探测灵敏度、空间分辨率,这无疑会对未来托卡马克装置PFM燃料滞留、杂质沉积、刻蚀等复杂PWI过程监测技术的发展注入新的活力。
朱特[9](2016)在《低活化钢中微观缺陷捕获氢/氦行为的研究》文中研究表明低活化铁素体/马氏体钢具有较好的抗辐照肿胀性以及良好的机械性能已被列为是未来核聚变堆首选的结构材料,然而在能量高达14MeV的高能中子辐照和氢、氦效应的综合作用下,低活化钢的微观结构和力学性能发生急剧变化,特别是韧/脆转变温度上升。因此必须对低活化钢中微观缺陷捕获氢和氦行为开展深入的实验研究。本文以低活化钢及其主体材料Fe9Cr合金为研究对象,主要通过冷轧形变和离子辐照的方法引入微观缺陷,再采用离子注入的方式引入氢和氦,主要应用正电子湮没技术、透射电镜和热脱附质谱分析技术三种表征技术有机结合起来的方法,发挥各自的优点,深入研究Fe9Cr合金不同类型的微观缺陷捕获氢和氦行为。1、3 keV氦离子辐照和冷轧形变产生了空位和位错等缺陷,这些缺陷充当了氦原子的捕获点。氦从Fe9Cr中的位错和空位中脱附的温度分别是540℃和205℃-478℃。用简单一级脱附模型算得氦在位错和空位处的脱附能为2.46 eV和1.84-2.06 eV。此外,所有样品的脱附谱中在865℃处都出现了一个明显的脱附峰,这是因为Fe9Cr在该温度点由BBC相向FCC相发生转变,相变导致氦的脱附。形变样品中大量的位错会导致氦脱附发生迟滞,这是因为氦原子往位错迁移并与之结合形成更高热稳定性的HenD复合体,未来得及脱附出来的氦发生了重吸附现象,导致脱附峰往高温段偏移。也就是说,位错对氦的迁移或脱附具有抑制作用。氢氦之间存在相互作用,注入的氢对氦的聚集成团和氦-空位团形成及长大具有促进作用,并抑制氦的释放。2、正电子湮没谱学研究250 keV氦离子和130 keV氢离子450℃辐照的低活化钢中氢氦原子与微观缺陷的相互作用。慢正电子束测量了样品中空位型缺陷浓度分布,揭示了氢或氦单种离子注入低活化钢后会与辐照产生的空位结合形成(He或H)-V团簇,氦-空位团簇更可能由于热运动逐渐长大形成超压氦-空位团簇。氢促进了先注氦随后注氢(He+H)样品中空位的形成和长大,大多数氢被高压氦-空位团簇捕获而形成压力更大的氦-氢-空位复合团簇(He-H-V cluster),这种复合团簇会挤出正常的晶格原子从而形成更多的空位,致使S参数继续增大。He+H样品的?SHe+H参数大于单注氦样品的?SHe与单注氢样品的?SH参数之和,即,氢氦离子辐照对样品造成的辐照损伤大于单种离子辐照造成的损伤,这种损伤是氢氦协同效应的结果。3、能量为4.5 keV的慢正电子注入到氦辐照Fe9Cr合金中,通过双探头符合多普勒展宽谱检测了氦对湮没点处电子密度的影响。符合多普勒系统大大提高了湮没谱的峰背比,突出了高动量电子信息,因此可以用来有效鉴别湮没点周围的元素信息。我们的实验是CDB初次使用来检测固体材料中气体元素(He)的存在,其结果是令人惊喜的,氦是单壳层电子的元素,正电子对它本身的电子并不敏感,对氦的检测主要依赖于湮没点周围原子的结构和微观排布。多普勒展宽谱,透射电子显微镜和热脱附谱仪被用来鉴别氦的捕获缺陷类型,探测氦在材料中的分布。
丁良兵[10](2016)在《金/氧化铈催化剂和钯镓催化剂的模型体系研究》文中研究表明多相催化反应过程非常复杂,对其催化表面物理化学研究存在很大的困难。制备表面结构明确且均一的模型催化剂并研究其在相应反应中的催化性能和反应机理,是从微观角度阐述真实的多相催化反应过程和建立催化剂构-效关系的有效途径。在本博士学位论文中,我们在超高真空条件下制备了传统的CeO2/Au(110)倒载模型催化剂,研究其催化低温CO氧化反应和水气变化反应中的表面反应机理;同时,我们通过原子层沉积方法制备表面结构明确的Ga2O3-Pd/Al2O3模型催化剂,研究其催化乙炔选择加氢反应中的结构-性能关系和催化反应机理,并超高真空条件下研究了三甲基镓在Pd(111)表面的分解行为来理解原子层沉积方法制备Pd-Ga催化剂的过程。本博士学位论文取得的主要研究成果如下:(1) 通过CO,O2和水在CeO2/Au(110)倒载模型催化剂表面的吸附和共吸附控制制备表面吸附物种并研究其表面反应性能,建立了其催化低温CO氧化反应和水气变化反应中生成CO2的表面反应网络,包括:Ce02表面CO与晶格氧反应形成表面的碳酸盐物种并在高温分解生成CO2 (~350 K); CeO2表面CO与吸附分子氧反应形成碳酸盐物种并在高温分解生成CO2 (~290 K); CeO2表面羟基促进的碳酸盐的分解生成CO2 (~210 K); CeO2表面CO与表面羟基反应生成CO2 (~200 K); CeO2表面水促进的碳酸盐的分解生成CO2(-160 K);Au表面吸附的CO与Ce02表面羟基发生界面反应生成CO2(-130 K)。(2) 研究了三甲基镓在Pd(111)表面的吸附和分解行为和预吸附H,O对吸附和分解行为的影响。140 K三甲基镓在Pd(111)表面解离吸附,形成Ga(CH3)x和CHx物种在表面;Ga(CH3)x的Ga-C键在275-325 K逐步断裂,形成CH3, CH3加氢和脱氢生成CH4(g)和H2(g)。当Pd(111)表面预吸附H时,三甲基镓会与表面的H反应形成一甲基镓,一甲基镓在315 K左右分解生成CH4和H2。当Pd(111)表面预吸附O时,三甲基镓与表面O反应形成Pd-O-Ga(CH3)2中间物种,该中间物种在250 K左右分解生成CH4和H2。(3) 通过原子层沉积方法制备了Ga2O3-Pd/Al2O3模型催化剂,发现Ga203优先沉积在Pd粒子的低配位Pd原子上(如边角位和开放晶面),合适的Ga203沉积量能够将Pd(111)晶面的边角位转变为类{111}平台位。Pd(111)平台位是催化过量乙烯中乙炔选择加氢反应的活性位,因此在Pd粒子表面沉积合适的Ga203能够显着提高催化选择加氢活性;同时Ga203在Pd粒子表面开放晶面的沉积能够抑制开放晶面表面上积碳过程,进而抑制积碳物种扩散至相邻Pd(111)晶面,从而显着提高催化剂的稳定性。该研究结果发展了通过ALD方法在负载型Pd粒子表面选择沉积适量Ga203同时显着地提高其催化乙炔选择加氢反应活性和稳定性的新途径。总之,我们利用具有明确结构的基于单晶的模型催化剂和基于纳米晶的模型催化剂研究并澄清了重要催化反应体系的表面催化反应机理和结构-性能关系。取得研究结果对相关催化反应体系高效催化剂的结构设计具有一定的指导意义。
二、热脱附谱的自动采集(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热脱附谱的自动采集(论文提纲范文)
(1)液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的 |
1.2 过冷液体及玻璃转变的特征 |
1.2.1 热力学特征 |
1.2.2 动力学特征 |
1.2.3 结构特征 |
1.3 非晶合金的结构及形变机制 |
1.3.1 非晶合金的原子结构特点 |
1.3.2 非晶合金形变的结构起源 |
1.3.3 非晶合金形变与弛豫行为的关联 |
1.4 非晶合金的氢化研究进展 |
1.4.1 氢在非晶合金中的占位与迁移 |
1.4.2 氢对非晶合金物理性能的影响 |
1.5 本文的主要研究内容及意义 |
第2章 计算机模拟方法与实验技术 |
2.1 模拟与分析方法 |
2.1.1 分子动力学模拟 |
2.1.2 结构分析方法 |
2.2 实验制备及测试技术 |
2.2.1 液态氢化技术 |
2.2.2 分析测试技术 |
第3章 非晶合金中原子堆垛特点及动力学响应 |
3.1 引言 |
3.2 实施方案 |
3.3 非晶合金中原子的分类 |
3.4 非晶合金的“梯度原子堆垛结构”模型 |
3.5 非晶合金中原子动力学响应的梯度演变 |
3.6 非晶合金中软区的结构与量化 |
3.7 应用实例 |
3.8 本章小结 |
第4章 液态氢化非晶合金玻璃形成能力提高内在机理 |
4.1 引言 |
4.2 实施方案 |
4.3 氢致过冷液体热力学行为变化分析 |
4.4 氢致过冷液体动力学行为变化分析 |
4.5 氢致过冷液体结构变化分析 |
4.5.1 Zr-Cu体系 |
4.5.2 Ni-Al体系 |
4.6 本章小结 |
第5章 液态氢化非晶合金力学性能改善内在机理 |
5.1 引言 |
5.2 实施方案 |
5.2.1 实验制备与表征 |
5.2.2 分子动力学模拟 |
5.3 氢致非晶合金强度和塑韧性同时提升的结构起源 |
5.3.1 实验测试结果分析 |
5.3.2 计算模拟结果分析 |
5.4 Zr含量对非晶合金氢化力学行为的影响 |
5.4.1 力学加载与局域原子应变响应 |
5.4.2 构型势能与柔性体积 |
5.4.3 原子结构 |
5.5 本章小结 |
结论 |
创新点 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)钨及其合金与低能高束流氘等离子体相互作用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 面向等离子体材料的研究现状 |
2 理论基础 |
2.1 等离子体参数 |
2.1.1 离子通量 |
2.1.2 离子能量 |
2.2 等离子体与钨表面的相互作用 |
2.2.1 反射 |
2.2.2 表面损伤与注入 |
2.2.3 解吸 |
2.3 钨中氘滞留 |
2.3.1 溶解 |
2.3.2 扩散 |
2.3.3 俘获 |
2.4 等离子体损伤 |
3 实验平台及分析方法 |
3.1 实验材料及样品制备 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 辐照样品制备流程 |
3.2 实验平台 |
3.2.1 直线等离子体辐照平台 |
3.2.2 热脱附(Thermal desorption spectroscopy :TDS)系统 |
3.2.3 核反应分析(NRA) |
3.2.4 表面形貌以及微观结构 |
3.2.5 样品物相及晶体结构 |
4 不同工艺制备纯钨的抗氘等离子体辐照特性及氘滞留研究 |
4.1 实验 |
4.1.1 样品信息及样品处理过程 |
4.1.2 氘离子注入实验 |
4.1.3 样品表面形貌及微观结构表征 |
4.1.4 程序升温脱附实验 |
4.2 实验结果及讨论 |
4.2.1 XRD结果 |
4.2.2 SEM结果 |
4.2.3 TDS结果 |
4.3 结论 |
5 W-Y_2O_3在氘等离子体注入下的表面损伤与氘滞留 |
5.1 实验 |
5.1.1 样品准备 |
5.1.2 方法 |
5.2 实验结果与讨论 |
5.2.1 样品表征 |
5.2.2 氘解吸与滞留 |
5.3 结论 |
6 纯钨在长时间氘离子辐照下的辐照损伤及氘滞留 |
6.1 实验 |
6.1.1 样品准备 |
6.1.2 辐照实验 |
6.2 实验结果及讨论 |
6.2.1 样品表征 |
6.2.2 氘滞留 |
6.3 结论 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表论文及科研成果 |
致谢 |
(3)氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要物理符号 |
第1章 绪论 |
1.1 核聚变与聚变堆 |
1.1.1 核聚变 |
1.1.2 ITER与CFETR |
1.2 聚变堆部件与材料 |
1.2.1 ITER-TBM与CFETR包层 |
1.2.2 偏滤器 |
1.3 聚变堆等离子体参数分布 |
1.4 氢同位素在聚变堆中渗透滞留行为 |
1.4.1 研究意义 |
1.4.2 研究现状 |
1.4.3 研究内容 |
第2章 氢同位素在材料中渗透与滞留机理 |
2.1 氢分子的吸附 |
2.2 氢粒子的反射与注入 |
2.3 氢的再结合 |
2.4 氢的溶解 |
2.5 氢的扩散 |
2.6 缺陷捕获 |
2.7 氢的解吸 |
2.8 稳态渗透 |
第3章 材料与研究方法 |
3.1 实验材料 |
3.2 材料表征 |
3.2.1 扫描电子显微镜 |
3.2.2 透射电子显微镜 |
3.2.3 X射线光电子能谱 |
3.2.4 正电子湮没谱 |
3.3 实验室氢同位素渗透滞留实验平台 |
3.3.1 热脱附谱-气体驱动渗透联合实验平台 |
3.3.2 实验室ECR等离子体驱动渗透实验平台建设 |
3.4 EAST氢同位素渗透滞留实验平台 |
3.4.1 EAST等离子体辐照实验平台 |
3.4.2 EAST等离子体驱动渗透实验平台建设 |
3.5 模拟程序 |
3.5.1 SRIM程序 |
3.5.2 TMAP程序 |
3.6 本章小结 |
第4章 氘在结构材料中的渗透滞留行为 |
4.1 氘在RAFM钢中的渗透滞留行为 |
4.1.1 氘在RAFM钢中的输运参数与滞留行为 |
4.1.2 氦对RAFM钢中氘滞留行为的影响 |
4.2 氘在钒合金中的渗透滞留行为 |
4.3 氘在铜合金中的渗透滞留行为 |
4.3.1 氘在铜合金中的输运参数与滞留行为 |
4.3.2 热处理对CuCrZr合金中氘滞留行为的影响 |
4.4 本章小结 |
第5章 氘在面向等离子体材料中的渗透滞留行为 |
5.1 氘在轧制钨中的渗透滞留行为 |
5.2 氘在钨沉积层中的渗透滞留行为 |
5.3 本章小结 |
第6章 氘在面向等离子体部件中的渗透行为 |
6.1 实验室模拟穿管型部件氘渗透实验 |
6.2 ITER偏滤器参数下氚渗透量 |
6.3 偏滤器部件阻氚设计 |
第7章 结论 |
7.1 全文总结 |
7.2 论文创新点 |
7.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
(4)单晶Ni(110)氧化表面分子吸附与反应的超高真空-红外光谱研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 Ni基催化剂在多相催化中的广泛应用 |
1.2 多相催化中的表面科学 |
1.3 常见表面分析方法 |
1.4 表面振动谱方法 |
1.5 O元素修饰的Ni(110)单晶表面的物化特性 |
1.5.1 Ni(110)单晶表面结构及性质 |
1.5.2 O元素修饰的Ni(110)表面 |
1.5.3 清洁及氧化Ni(110)单晶表面的分子吸附研究 |
1.6 选题的意义及研究方法 |
参考文献 |
第二章 实验仪器与表征方法介绍 |
2.1 实验仪器—超高真空红外与分子束外延联合系统 |
2.1.1 样品预备腔 |
2.1.2 分子束外延腔 |
2.1.3 红外测试腔 |
2.1.4 真空红外光谱仪 |
2.2 表面表征和分析方法 |
2.2.1 红外反射吸收光谱 |
2.2.2 低能电子衍射 |
2.2.3 俄歇电子能谱 |
2.2.4 第一性原理计算 |
参考文献 |
第三章 (2×1)Ni-O/Ni(110)表面CO吸附构型的标定和温控演化 |
3.1 清洁有序Ni(110)表面的制备和表征 |
3.2 (2×1)Ni-O/Ni(110)重构表面CO的吸附构型及温控演化 |
3.2.1 研究背景 |
3.2.2 样品制备及表征 |
3.2.3 结果与讨论 |
3.3 本章小结 |
参考文献 |
第四章 用于信息存储的反铁磁Ni-O原子链及CO增强的链间自旋耦合 |
4.1 背景介绍 |
4.2 计算方法 |
4.3 计算结果 |
4.4 本章小结 |
参考文献 |
第五章 NiO/Ni(110)重构表面CO与O_2的共吸附研究 |
5.1 研究背景 |
5.2 样品制备及表征 |
5.3 结果与讨论 |
5.4 本章小结 |
参考文献 |
第六章 Ni(110)表面NO的分解吸附和光合成 |
6.1 研究背景 |
6.2 实验方法 |
6.3 结果与讨论 |
6.3.1 Ni(110)表面NO的吸附过程 |
6.3.2 Ni(110)表面NO的热分解 |
6.3.3 Ni(110)表面NO的光合成 |
6.4 本章小结 |
参考文献 |
第七章 NO分子辅助制备(2×1)Ni-O/Ni(110)富端氧表面 |
7.1 研究背景 |
7.2 实验方法 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 高密度端氧(2×1)Ni-O/Ni(110)表面的获得 |
7.3.2 富端氧(2×1)Ni-O/Ni(110)表面的升温有序化过程 |
7.4 本章小结 |
参考文献 |
第八章 总结与展望 |
8.1 本论文的主要内容和结果 |
8.2 本论文的特色和创新 |
8.3 下一步工作展望 |
致谢 |
已发表和即将发表的论文 |
参加的学术会议 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
(5)煤瓦斯吸附/解吸静电场抑制与促进机理(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 电场下煤瓦斯吸附/解吸实验设备的研究现状 |
1.2.2 电场对煤瓦斯吸附/解吸影响的研究现状 |
1.2.3 外加能量场对煤体结构影响的研究现状 |
1.2.4 存在的主要问题 |
1.3 主要研究内容及创新之处 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
1.3.3 创新点 |
2 静电场煤瓦斯吸附/解吸实验平台 |
2.1 静电场煤瓦斯吸附/解吸实验装置 |
2.2 静电场非金属三轴载荷密封罐 |
2.3 静电场煤瓦斯吸附/解吸实验安全性 |
2.4 本章小结 |
3 静电场煤瓦斯吸附/解吸实验与优势场强 |
3.1 实验样品采集与制备 |
3.1.1 实验样品采集及制备 |
3.1.2 煤样的煤质特征 |
3.2 静电场煤瓦斯吸附/解吸实验与特征 |
3.2.1 静电场下煤瓦斯吸附/解吸实验 |
3.2.2 静电场下瓦斯吸附/解吸热力学分析 |
3.2.3 静电场下瓦斯吸附/解吸动力学特征 |
3.3 静电场下煤瓦斯吸附/解吸优势场强 |
3.3.1 吸附阶段的优势场强 |
3.3.2 解吸阶段的优势场强 |
3.4 静电场对瓦斯吸附/解吸过程的影响分析 |
3.5 本章小结 |
4 静电场煤瓦斯吸附/解吸抑制与促进机理 |
4.1 静电场极化效应对煤瓦斯吸附/解吸的抑制与促进作用 |
4.1.1 静电场中煤瓦斯体系的极化形式 |
4.1.2 静电场极化效应对瓦斯吸附/解吸的影响 |
4.2 静电场热力学效应对煤瓦斯吸附/解吸的抑制与促进作用 |
4.3 静电场煤体孔裂隙变化对瓦斯吸附/解吸的抑制与促进作用 |
4.3.1 核磁共振设备 |
4.3.2 煤样核磁共振实验测量原理 |
4.3.3 电场处理前后煤样核磁共振实验结果 |
4.4 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 主要结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
学位论文数据集 |
(6)激光散斑干涉诊断托卡马克EAST第一壁形貌实验平台建立及应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 核聚变研究的背景和意义 |
1.2 磁约束核聚变装置与托卡马克第一壁 |
1.2.1 全超导托卡马克核聚变实验装置EAST |
1.2.2 托卡马克等离子体与壁相互作用 |
1.2.3 托卡马克第一壁状态原位在线监测诊断技术 |
1.3 托卡马克第一壁形貌诊断研究 |
1.3.1 托卡马克第一壁的侵蚀与再沉积 |
1.3.2 基于激光散斑干涉技术的托卡马克第一壁形貌动态监测 |
1.3.3 散斑干涉技术简介及国内外相关工作的研究进展 |
1.4 本文主要研究思路与内容 |
1.4.1 激光散斑干涉形貌诊断的工作原理及实验平台的设计与建立 |
1.4.2 激光散斑干涉实验平台的集成控制终端与数据采集系统 |
1.4.3 托卡马克第一壁表面侵蚀形貌变化的离线模拟诊断研究 |
1.4.4 托卡马克EAST偏滤器瓦的形貌离线诊断研究与应用 |
1.5 本章小结 |
2 激光散斑干涉形貌诊断的工作原理及实验平台的设计与建立 |
2.1 引言 |
2.2 散斑干涉技术 |
2.2.1 散斑干涉计量基础 |
2.2.2 相移干涉法(Phase-ShiftingInterferometry Method) |
2.2.3 相位展开法(Phase-Unwrapping Method) |
2.3 双波长激光散斑时间相移干涉技术 |
2.3.1 双波长激光散斑干涉 |
2.3.2 四步法时间相移干涉 |
2.3.3 激光相位解包裹 |
2.4 激光散斑干涉实验平台(DUT-SIEP)的设计与建立 |
2.4.1 激光散斑干涉第一壁形貌动态监测与诊断研究实验平台的设计 |
2.4.2 DUT-SIEP实验平台的激光光源系统 |
2.4.3 DUT-SIEP实验平台的高精度相移系统 |
2.4.4 DUT-SIEP实验平台的高分辨成像系统 |
2.4.5 DUT-SIEP实验平台的软件控制程序 |
2.4.6 DUT-SIEP实验平台的原理实证实验 |
2.5 本章小结 |
3 激光散斑干涉实验平台的集成控制终端与数据采集系统 |
3.1 引言 |
3.2 托卡马克EAST第一壁形貌诊断的技术要求 |
3.2.1 第一壁形貌诊断的监测区域与覆盖范围 |
3.2.2 第一壁表面侵蚀的深度测量及测量精度 |
3.2.3 第一壁形貌诊断的空间分辨率与时间分辨 |
3.3 激光散斑干涉形貌诊断实验平台的集成控制终端 |
3.3.1 PXI Express集成控制平台 |
3.3.2 DUT-SIEP实验平台时序同步控制程序 |
3.3.3 激光散斑干涉形貌诊断实验平台的集成控制终端 |
3.4 激光散斑干涉形貌诊断实验平台的数据采集系统 |
3.4.1 多功能数据采集(DAQ)系统 |
3.4.2 激光散斑干涉诊断实验平台集成控制与数据采集的整合与优化 |
3.5 本章小结 |
4 托卡马克第一壁表面侵蚀形貌变化的离线模拟诊断研究 |
4.1 引言 |
4.2 激光烧蚀模拟托卡马克第一壁表面侵蚀形貌变化 |
4.2.1 激光与物质相互作用 |
4.2.2 激光烧蚀类第一壁金属样品 |
4.3 金属样品激光烧蚀形貌变化的轮廓仪二维轮廓表征 |
4.4 金属样品激光烧蚀形貌变化的共聚焦显微镜三维形貌表征 |
4.5 激光散斑干涉测量金属样品激光烧蚀形貌变化特征 |
4.5.1 激光散斑干涉形貌测量 |
4.5.2 单波长激光散斑干涉形貌测量的三维数据重构 |
4.5.3 双波长激光散斑干涉形貌测量的三维数据重构 |
4.6 本章小结 |
5 托卡马克EAST偏滤器瓦的形貌离线诊断研究与应用 |
5.1 引言 |
5.2 托卡马克EAST偏滤器瓦的离线形貌测量与分析 |
5.2.1 双波长激光散斑干涉离线形貌测量 |
5.2.2 三维数据重构与EAST偏滤器钨瓦复杂形貌分析 |
5.3 模拟EAST装置远场实验条件的散斑干涉离线形貌诊断研究 |
5.3.1 托卡马克EAST装置的远场实验条件模拟 |
5.3.2 激光散斑干涉远场离线形貌测量与分析 |
5.3.3 EAST第一壁原位在线形貌监测平台初步设计规划 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(7)热脱附谱技术在储氢容器材料氢陷阱研究中的应用研究进展(论文提纲范文)
1 TDS的发展概述 |
2 TDS原理及技术分析 |
3 试样预处理对TDS结果的影响 |
3.1 试样预充氢技术 |
3.2 充放氢过程对TDS结果的影响 |
4 基于TDS氢脱附模型识别材料氢陷阱 |
4.1 TDS氢脱附模型 |
4.2 利用TDS氢脱附模型识别单陷阱及多陷阱下的TDS试验曲线 |
5 结语 |
符号说明 |
(8)托卡马克面向等离子体材料双脉冲激光诱导击穿光谱诊断研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 磁约束聚变核能相关背景 |
1.2 等离子体与壁材料相互作用 |
1.2.1 托卡马克等离子体边界层 |
1.2.2 面向等离子体的壁材料 |
1.2.3 等离子体与壁材料相互作用 |
1.3 壁材料诊断方法 |
1.3.1 传统PWI诊断方法 |
1.3.2 激光诱导击穿光谱技术 |
1.4 本文主要研究内容与思路 |
第二章 激光诱导击穿光谱技术壁材料成分分析研究 |
2.1 引言 |
2.2 LIBS系统基本组成 |
2.2.1 激光器 |
2.2.2 光谱探测系统 |
2.3 激光诱导等离子体物理特性研究 |
2.3.1 激光诱导等离子体产生机理 |
2.3.2 激光诱导等离子体光谱特性 |
2.4 激光诱导等离子体实验诊断研究 |
2.4.1 激光等离子体光谱强度随时间演化规律 |
2.4.2 激光诱导等离子体电子密度随时间演化规律 |
2.4.3 激光等离子体温度随时间演化规律 |
2.4.4 激光烧蚀率表征 |
2.5 LIBS对面向等离子体壁材料诊断研究 |
2.5.1 偏滤器石墨瓦实验样品介绍 |
2.5.2 LIBS实验装置 |
2.5.3 辐照前后偏滤器石墨瓦LIBS分析研究 |
2.5.4 基于LIBS技术壁材料表面共沉积杂质层全元素深度分布研究 |
2.5.5 基于LIBS技术壁材料多元素成像分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 压强、强磁场对LIBS的影响 |
3.1 引言 |
3.2 环境气压对LIBS诊断的影响 |
3.2.1 不同气压环境LIBS测试实验装置 |
3.2.2 实验样品 |
3.2.3 环境气压对LIBS的影响 |
3.2.4 低气压环境下LIBS实验 |
3.2.5 EAST装置LIBS原位诊断系统 |
3.2.6 EAST装置原位LIBS诊断初步实验结果 |
3.3 强磁场环境对LIBS诊断技术的影响 |
3.3.1 LIBS实验装置 |
3.3.2 托卡马克气压环境下强磁场对LIBS表征实验的影响 |
3.4 本章小结 |
第四章 双脉冲LIBS技术超高真空环境下壁材料痕量杂质沉积分析诊断研究 |
4.1 引言 |
4.2 DP-LIBS工作原理 |
4.3 超高真空环境共轴双脉冲实验装置 |
4.4 超高环境下脉冲间隔时间对DP-LIBS的影响 |
4.5 DP-LIBS超高真空环境下偏滤器石墨瓦表面共沉积杂质元素分析测量 |
4.6 本章小结 |
第五章 双脉冲激光诱导击穿光谱技术第一镜表面超薄杂质层分析 |
5.1 引言 |
5.2 第一镜表面沉积杂质成分表征 |
5.3 垂直再加热DP-LIBS实验装置 |
5.4 垂直再加热DP-LIBS实验结果与讨论 |
5.5 飞秒激光烧蚀实验初步探究 |
5.6 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点摘要 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(9)低活化钢中微观缺陷捕获氢/氦行为的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 引言 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 低活化铁素体/马氏体钢 |
1.1.2 低活化钢中氢/氦行为的研究问题及现状 |
1.2 本文研究内容及特点 |
1.2.1 研究内容 |
1.2.2 研究特点 |
第2章 实验样品处理及表征方法 |
2.1 样品制备及热处理 |
2.1.1 电化学抛光 |
2.1.2 退火处理 |
2.1.3 透射电镜样品制备 |
2.2 离子注入实验 |
2.2.1 离子注入装置 |
2.2.2 离子注入实验参数 |
2.3 表征方法及原理 |
2.3.1 正电子湮没谱学技术 |
2.3.2 热脱附谱仪 |
2.3.3 透射电子显微镜 |
2.4 微观缺陷的导入及表征 |
2.4.1 位错缺陷的导入及表征 |
2.4.2 重离子辐照导入缺陷及表征 |
第3章 辐照Fe9Cr合金中氢/氦居留和热脱附研究 |
3.1 低能氦辐照Fe9Cr合金中氦的热脱附行为 |
3.1.1 样品处理与实验过程 |
3.1.2 实验结果与讨论 |
3.2 TDS技术研究形变Fe9Cr样品中微观缺陷捕获He的行为 |
3.3 材料中氢对氦热脱附的影响 |
3.4 本章小结 |
第4章 慢正电子束研究RAFM钢中氢氦协同效应 |
4.1 样品处理与实验过程 |
4.2 实验结果与讨论 |
4.3 本章小结 |
第5章 慢正电子符合多普勒展宽研究氦对正电子湮没处电子密度的影响 |
5.1 样品制备与实验过程 |
5.2 实验结果与讨论 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得学术成果 |
(10)金/氧化铈催化剂和钯镓催化剂的模型体系研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 传统模型催化体系研究进展 |
1.2.1 常见小分子在金属单晶表面的模型催化研究 |
1.2.2 负载型模型催化剂的研究 |
1.2.3 倒载型模型催化剂的研究 |
1.3 新型模型催化体系的研究进展 |
1.4 本论文的选题方向及研究内容 |
参考文献 |
第二章 实验仪器与技术 |
2.1 仪器介绍 |
2.2 表面分析技术介绍 |
2.2.1 X射线光电子能谱(XPS,X-ray Photoelectron Spectroscopy) |
2.2.2. 热脱附谱(TDS,Temperature Desorpition Spectrum) |
2.2.3 低能电子衍射(LEED,Low Energy Electron Diffraction) |
2.3 超高真空实验描述 |
2.3.1 实验样品制备和处理条件 |
2.3.2 实验所用气体以及蒸镀材料 |
2.3.3 实验数据采集及处理 |
2.4 主要化学试剂 |
2.5 实验室用仪器 |
2.6 催化剂表征仪器 |
参考文献 |
第三章 CeO_2/Au(110)模型催化剂研究 |
3.1 本章引言 |
3.2. CeO_2/Au(110)模型催化剂的制备和表征 |
3.3. 小分子在CeO_2/Au(110)模型催化剂的吸附 |
3.4. 小分子在CeO_2/Au(110)模型催化剂上的共吸附反应 |
3.5. 本章总结 |
参考文献 |
第四章 Ga_2O_3/Pd(111)模型催化剂研究 |
4.1 本章引言 |
4.2 Pd(111)表面的小分子吸附 |
4.3 三甲基镓的吸附和分解行为研究 |
4.3.1 三甲基镓在Pd(111)单晶上的吸附和分解行为 |
4.3.2 三甲基镓在H覆盖的Pd(111)单晶上的吸附和分解行为 |
4.3.3 三甲基镓在O覆盖的Pd(111)单晶上的吸附和分解行为 |
4.3.4 小结 |
4.4 Ga_2O_3/Pd(111)表面的小分子吸附 |
4.5 本章总结 |
参考文献 |
第五章 Ga_2O_3-Pd/Al_2O_3模型催化剂研究 |
5.1 本章引言 |
5.2 Ga_2O_3-Pd/Al_2O_3催化剂的性能研究 |
5.2.1 催化剂的制备与实验方法 |
5.2.2 催化剂的性能评价 |
5.2.3 实验结果与讨论 |
5.2.4 小结 |
5.3 PdGa/β-Ga_2O_3催化剂的性能研究 |
5.3.1 催化剂的制备 |
5.3.2 催化剂的性能评价 |
5.3.3 实验结果与讨论 |
5.3.4 小结 |
5.4 本章总结 |
参考文献 |
第六章 结论 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、热脱附谱的自动采集(论文参考文献)
- [1]液态氢化非晶合金玻璃形成能力及力学性能改善机理[D]. 王斌斌. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]钨及其合金与低能高束流氘等离子体相互作用研究[D]. 王雪峰. 西华大学, 2020(01)
- [3]氢同位素在聚变堆材料及部件中的渗透滞留行为[D]. 刘皓东. 中国科学技术大学, 2019(08)
- [4]单晶Ni(110)氧化表面分子吸附与反应的超高真空-红外光谱研究[D]. 余敏. 山东大学, 2019(09)
- [5]煤瓦斯吸附/解吸静电场抑制与促进机理[D]. 闫林晓. 河南理工大学, 2019(07)
- [6]激光散斑干涉诊断托卡马克EAST第一壁形貌实验平台建立及应用研究[D]. 王宏北. 大连理工大学, 2018(02)
- [7]热脱附谱技术在储氢容器材料氢陷阱研究中的应用研究进展[J]. 屈文敏,花争立,李雄鹰,顾超华,郑津洋,赵永志. 化工进展, 2017(11)
- [8]托卡马克面向等离子体材料双脉冲激光诱导击穿光谱诊断研究[D]. 海然. 大连理工大学, 2016(08)
- [9]低活化钢中微观缺陷捕获氢/氦行为的研究[D]. 朱特. 成都理工大学, 2016(03)
- [10]金/氧化铈催化剂和钯镓催化剂的模型体系研究[D]. 丁良兵. 中国科学技术大学, 2016(09)