微球覆层厚度无损测定方法研究

《微球覆层厚度无损测定方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中文摘要摘要核燃料微球的覆层厚度是核燃料的重要性能指标之一，目前主要采用断面显微镜法对其覆层厚度进行测量。断面显微镜法属破坏测量法，而核燃料具有放射性，不利于核燃料的回收、保管和防护。另外，断面显微镜法受人为的因素影响大，很难准确的测量微球覆层的厚度，而且速度较慢，不能在线监控。因此，有必要研究快捷、准确、安全的覆层厚度无损测量法来对微球的覆层厚度进行测量。本文用断面显微镜法、基体X射线衍射法、基体荧光X射线法和覆层荧光X射线法对化学镀Ni-P合金和化学镀Cu平板试样镀层厚度进行了测量，总结了影响测量结果的主要因素，并对基体X

2、射线衍射法、基体荧光X射线法和覆层荧光X射线法测量微球覆层厚度进行数学建模，理论推导和计算机模拟，得出了微球覆层厚度的计算公式和修正量，提出了具体可行的微球覆层厚度X射线无损测定方法。基体X射线衍射法测量化学镀Ni-P合金和化学镀Cu平板试样镀层厚度的试验表明：基体X射线衍射法测量的镀层厚度和金相法测量的镀层厚度吻合得比较好，且基体X射线衍射法的测量误差要小于金相法测量的误差；基体X射线衍射法的测量误差主要来自于覆层密度测量的误差，测量时应尽量准确的测量待测覆层的覆层密度；基体X射线衍射法在选用低角度衍射峰来测量覆层厚度时，对

3、于太薄和太厚的覆层，其测量值会严重偏离实际厚度，测量时应尽量选用高角度的衍射峰进行测量；增强光源的稳定性和增大衍射强度有助于减小基体X射线衍射测厚法的测量误差，应尽量增大衍射的强度；无镀层试样和有镀层试样的衍射强度比在3.591时，测量误差最小，应控制无镀层试样和有镀层试样的衍射强度比，即控制测量覆层的厚度范围；镀层的结晶状态对基体X射线衍射法测量镀层厚度几乎没有影响，可以用来测量晶态和非晶态镀层的厚度。基体荧光X射线法和覆层荧光X射线法测量化学镀Ni-P合金和化学镀Cu平板试样镀层厚度的试验表明：用单色光的一次荧光强度的计算

4、公式来测量计算覆层厚度时，其结果有可能严重偏离实际厚度，这主要是由于试验所用X射线未完全单色化或产生多次荧光所致；在存在多色激发和多次荧光条件下，用单色光推导的厚度计算公式的关系仍然成立，可以用一组已知厚度的试样来标定测量测量公式的比例系数，再测定待测覆层厚度的试样；带标准试样的X射线荧光法，有效屏蔽了材料密度和含量的测量误差，也有效解决了多色激发和多次荧光所带来的影响，其测量误差主要来自于标准试样和待测试样的差异，测量时必须精确标定。III重庆大学硕士学位论文通过对微球X射线衍射和荧光X射线的数学建模、理论推导和计算机模拟，

5、得到了微球X射线衍射强度、微球一次荧光X射线强度的计算公式，也推导了基体X射线衍射法、基体荧光X射线法和覆层荧光X射线法测量微球覆层厚度的计算公式，微球覆层的计算公式是在平板试样的基础上加入覆层厚度修正量，覆层厚度修正量通过计算机模拟得到。计算机模拟结果可知，微球的衍射强度和荧光强度来自于微球的顶部。当微球半径足够大时，微球半径对X射线的衍射强度和一次荧光强度的影响不明显，基体衍射法镀层厚度修正量、基体荧光X射线测厚法的覆层厚度修正量和覆层荧光X射线测厚法覆层厚度修正量受微球半径的影响也不明显，因此，这三种方法都可以用来测量一

6、定半径范围内微球的覆层厚度，同一次照射使用的微球，并不一定要求其半径大小必须一致。总之，X射线无损测量微球覆层厚度是可行的，会在后续的试验中得到验证和完善，并得到实际的应用。关键词：微球，覆层厚度，无损测定，计算机模拟，X射线衍射，X射线荧光IV英文摘要ABSTRACTThecoatingthicknessofcoatednuclearfuelparticlesisoneofthemostimportantperformanceindexesofcoatednuclearfuelparticles,andsectionmicr

7、oscopicmethodinusedinmeasuringthecoatingthicknessatpresent.Becausesectionmicroscopicmethodisadestructivemethodandnuclearfuelparticlesareradioactivity,soitmakesagainstnuclearfuelparticles’recovering,safekeepingandprotection.Furthermore,sectionmicroscopicmethodislarge

8、lyaffectedbyhumanfactors;it’snoteasytomeasurethecoatingthicknessaccuratelyandalsocan’tbemeasuredquickandusedon-line.So,it’snecessarytostud