原子蒸气激光同位素分离研究进展综述—(Ⅰ):理论研究

原子蒸气激光同位素分离(atomic vapor laser isotope separation)过程主要包括了金属的原子化过程、蒸气原子中目标同位素原子的激发电离过程和目标同位素离子的引出收集过程。为了深入理解原子蒸气激光同位素分离的机制,本论文综述了目前有关原子蒸气激光同位素分离系统中各子过程的理论研究(特别是数值模拟)方法,包括描述原子化过程中坩埚内部传热与流动特性的流体模型以及液态金属蒸发膨胀过程的蒙特卡洛粒子模拟或基于Bhantagar-Gross-Krood(BGK)方程的动力学方法,描述激光光电离过程的经典速率方程和半经典理论以及离子引出过程的电子平衡流体模型和Monte Carlo粒子模拟方法;综述了采用上述方法研究原子蒸气激光同位素分离过程所取得的主要进展和需要进一步开展的工作,这对今后继续深入开展该领域的研究工作具有一定的借鉴作用。

原子蒸气激光同位素分离研究进展综述——(Ⅱ):实验研究

原子蒸气激光同位素分离是一个涉及多学科领域的复杂过程。为了深入理解原子蒸气激光同位素分离的机制,主要从实验研究的角度综述了目前有关原子蒸气激光同位素分离过程中金属加热蒸发、激光光电离以及离子引出与收集3个子过程的实验研究进展,包括坩埚的材料与结构参数、加热方式、电子枪结构与工作参数以及合金成分等对金属原子化过程、激光器参数对光电离过程以及引出电极结构与外加电压参数、碰撞损失和溅射损失等对离子引出过程的影响规律,简要介绍了最新的离子引出模拟实验装置的发展现状;讨论了目前在上述各过程研究中所取得的主要研究结果,这对于今后进一步深入开展该领域的实验研究工作,包括离子引出模拟实验研究系统的发展具有一定的参考价值。

冷原子蒸气发生-原子荧光光谱法测定尿中汞

采用冷原子蒸气发生-原子荧光光谱法测定尿中的汞。尿样加入溴化剂处理后,直接用冷原子蒸气发生-原子荧光光谱法测定汞的含量。汞的质量浓度在0.15-10.0μg·L^-1范围内呈线性,检出限（3s）为0.15μg·L^-1。方法用于质控样品的分析,测定值与认定值相符,测定值的相对标准偏差（n=6）在2.8%-3.8%之间。应用此方法对实样进行测定,结果与冷原子吸收光谱法的测定结果相符。

石墨管表面性质对原子蒸气消失过程的影响

本文提出一种原子蒸气消失过程的模型,并对原子蒸气消失受管表面性质的影响,被管表面吸附或相互作用形成化合物,导致原子消失偏离普通气体扩散规律进行了讨论。实验表明,管表面性质影响峰吸光度值,不影响峰面积。当分析物与管表面碳能形成化合物时,峰面积将受管表面性质的影响。石墨管表面修饰可抑制上述化合物的形成,有利于分析灵敏度的提高。

双波长吸收法探测原子蒸气温度的研究

本文研究了吸收系数和振子强度、粒子数密度之间的对应关系,测量二个共振吸收波长经过原子蒸气的吸光度后,根据玻尔兹曼分布导出了原子蒸气的等效温度,消除了蒸气和加热器之间的温度测量偏差,使双波长吸收成为一种探测温度的有效方法,讨论了吸收线线型对温度测量的影响和近似方法,提出了吸收法测温对于原子参数的要求,分析了四种测温元素的参数条件。

热表面电离法监测锂原子蒸气密度的实验研究

本文介绍了热表面电离法监测锂(Li)原子蒸气密度的实验研究。制作了热表面电离计,分析了离子流与锂蒸气密度的关系,验证了热表面电离法监测锂原子蒸气密度的可行性。对原子与金属表面作用的机制、电荷交换的各种情况以及金属表面的物理化学性质进行了分析。

美国将增加原子蒸气激光同位素分离(AVLIS)计划的经费

【美国《核燃料》1991年5月27日第2页报道】美国国会科学、空间和技术委员会口头表决通过了一项授权法案,它将为1992年财政年度的 AVLIS 计划提供2.186亿的基金,并加速对这项核燃料浓缩技术的承包公司的选择。

美国原子蒸气激光同位素分离计划管理者受严厉批评

【美国《核燃料》1992年第17卷第26期第4页报道】美国能源部监察局(IG)说,11亿美元的原子蒸气激光同位素分离计划(AVLIS)缺少适当的计划管理办法。由于它的拖延,和存在许多问题.

法国将论证原子蒸气激光富集工艺的可行性

【美国《核燃料》1996年3月11日刊第5页报道】 法国激光富集计划的官员上周表示,该项目的合伙人有信心在1997年的最后期限前论证原子蒸气激光富集工艺方法(Silva)的技术可行性,并且乐观地认为,商用Silva厂的分离功单位的成本将在下个世纪头10年的市场上具有竞争力。 Silva工艺由法国原子能委员会(CEA)在1985年优先开发,并在1991年得到论证。但是。

美总审计局支持原子蒸气激光同位素分离计划

【美国《核新闻》1991年10月号第88页报道】美国总审计局相信“完成原子蒸气激光同位素分离(AVLIS)这一谁计划,将为 AVLIS

美国原子蒸气激光同位素分离计划的现状和前景

【英国《国际核工程》1992年11月号第56页报道】美国能源部自1985年决定放弃离心计划以来,一直把高科技的研究与开发资金用在原子蒸气激光同位素分离技术上。但是,美国能源部尚难确定何时可以采用这种技术。其他的大的供应者则认为。

美用原子蒸气存储图像并成功回放

在电影胶片、光碟等介质上以全息形式存储光编码信息，已经屡见不鲜。但最近，美国国家标准技术研究院联合量子研究所（JQI）用室温下的铷原子蒸气存储了两幅图像信息，且需要时还能通过摄像机重播出来，就像一个只有两帧画面的小电影。

玻色-爱因斯坦凝聚的原子蒸气被冷却到0.5纳开以下

据美国 Science,2003,301:1513报道,麻省理工学院的一个科研小组近日在研究玻色-爱因斯坦凝聚的过程中,在较长的时间(80±5秒)内得到0.45±0.08纳开、低密度(5×10^(10)个/厘米~3)的部分凝聚的原子蒸气。这是科学家迄今所获得的最低温度。

芯片级原子器件MEMS碱金属蒸气腔室制作

提出了基于两步低温阳极键合工艺的碱金属蒸气腔室制作方法,用于实现原子钟、原子磁力计及原子陀螺仪等器件的芯片级集成。由微机电系统(MEMS)体硅工艺制备了腔室结构。首先采用标准工艺将刻蚀有腔室的硅圆片与Py-rex玻璃阳极键合成预成型腔室,然后引入氮缓冲气体和由惰性石蜡包覆的微量碱金属铷或铯。通过两步阳极键合来密封腔室,键合温度低于石蜡燃点198℃。第一步键合预封装腔室,键合电压小于缓冲气体的击穿电压。第二步键合在大气氛围中进行,电压增至1 200V来增强封装质量。通过高功率激光器局部加热释放碱金属,同时在腔壁上形成均匀的石蜡镀层以延长极化原子寿命。本文实现了160℃的低温阳极键合封装,键合率达到95%以上。封装的碱金属铷释放后仍具有金属光泽,实现的最小双腔室体积为6.5mm×4.5mm×2mm。铷的吸收光谱表明铷有效地封装在腔室中,证明两步低温阳极键合工艺制作碱金属蒸气腔室是可行的。

电子枪功率与束宽对金属原子蒸气特性的影响

在原子法激光同位素分离工程中 ,电子枪加热金属铀产生的原子蒸气的密度、速度以及温度等宏观量分布特性是非常重要的参数 .为了分析电子枪功率和束宽对原子蒸气密度、速度、温度、质量通量和速度分布等物理特性的影响 ,采用直接MonteCarlo方法用柱坐标模拟了铀原子平面蒸发动力学过程 .在电子枪加热方式下 ,蒸发源温度场不均匀 ,而且温度场随电子枪功率和束宽变化 .着重研究这种变化对蒸气各种物理特性的影响 .模拟结果表明 ,电子枪功率越高 ,蒸气径向宏观漂移速度越大 ,蒸发量越大 ;电子束束宽越窄 ,蒸发量越大 .

激光法实时测量真空室内原子蒸气束的二维密度通量分布

介绍一种利用激光诱导荧光法实时测量真空室内原子蒸气束的二维密度通量分布的方法与装置。实验结果表明：以点（４×６ｍｍ２）为蒸发模型的二维密度通量分布规律不随加热功率的变化而改变，且这个分布规律可用余弦分布近似来描述。密度通量与加热功率近似呈线性关系变化。

原子蒸气激光法分离钆同位素的偏振选择性实验

对原子蒸气激光法分离钆同位素中的光电离选择性进行了实验研究。分析了在偏振选择定则基础上分离钆奇数同位素的基本原理;测量了电离路径中总角动量J=2→2→1→0变化时的光电离选择性;观察了光的偏振状态改变时光电离选择性的变化,通过控制光阑的大小观测到杂散光引起的光电离选择性降低;进行了外磁场对光电离选择性的影响实验,基本给出了磁场方向和大小对于光电离选择性的影响程度。在外磁场方向垂直于光束的偏振方向时,很微弱的磁场就能引起光电离选择性的降低,磁场大小在2×10-4T时就看到了明显的选择性变化。当外磁场的方向平行光束的偏振方向时,磁场对于选择性的影响就显得相对很小。

线源金属原子蒸气发生装置的研制

介绍了一套线源金属原子蒸气发生装置。该装置由以下几部分组成 :不锈钢真空蒸发腔体 ;真空获得系统 ;电子枪 ;坩埚 ;能产生均匀磁场的磁极及线圈 ;推拉式内置工作平台 ;循环水冷却系统 ;电源、测量仪器及控制电路。经安装、调试和试运行试验 ,性能良好 ,已达到原设计指标。真空度达到 3× 10 - 3Pa ,对钆金属材料 ,能产生熔池的表面面积为 2 2mm× 4mm。利用此装置可开展电子枪蒸发、离子引出等多项实验研究。

原子蒸气束二维空间纵向速度分布的激光法测量

用激光诱导荧光法测量了真空室内原子蒸气束的二维速度分布，给出了原子蒸气束的平均速度与空间方位角的关系。