锆铝吸气剂的吸氢动力学特性研究

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1、ThesisforMasterdegreeofFudanUniversity.LIUChao-Zhuo(C.Z.Liu):theStudyonkineticcharacteristicofhydrogenabsorptionforZrAIgeuer丫652500摘要本论文开展了吸气剂材料吸氢动力学理论和实验研究以非蒸散型吸气剂材料为研究对象，提出了一种吸氢动力学的基本模型，即氢的吸入过程由表面吸附、表层渗透和体内扩散三步组成，通常情况下必须对它们的动力学方程同时求解。氢通过化学解离吸附进入体内〔亚表

2、面层)的吸入过程中，表面势垒对氮从表面渗透至体内的障碍作用不可忽略。在低的体氢浓度条件下，采用晶格一气体模型描述体扩散过程，并讨论了影响吸气速率的因素.ZrAl(16%)和Zr膜吸氢实验结果和理论结果一致。建立了配备有四极质谱仪的超高真空实验装置，探索了动力学和静力学吸氢实验方法采用重离子弹性前向反冲方法探测氢在吸气剂材料中的深度分布和含量。开展了ZrAl吸气剂对氢气和二氧化碳、氢气和氮气进行混合式吸气的实验，两种气体的存在都引起吸氮性能的显著下降。表面改性研究中，采用离子束溅射的方法，在原ZrAl

3、吸气剂表面沉积了一薄镍层，沉积前用离子束预溅射清洗表面，研究了预溅射时间的最佳选择，从而降低原表面钝化。卢瑟福背散射和二次离子质谱分析表明镀镍样品经过真空热处理激活以后，镍在表面区域形成了合金，吸氢速率增大，杭氮气和二氧化碳等污染气体的能力提高。我们认为性能的改善主要来自于表面合金层中镍的贡献此外还对样品进行了X射线衍射和质子激发X荧光表面分析。运用磁控直流溅射设备，通过在掺氛的混合气体环境中等离子体放电溅射沉积薄膜方法，实现了ZrAl膜的无损伤、大剂量的氛引入，从动力学和静力学两个角度研究了氛的存

4、在对ZrAl材料吸氢性能的影响不同温度的激活后的吸氢实验表明:ZrAl掺氦后吸氢性能明显下降，由于氛在材料内以固溶和氦泡形式存在，氛仍旧为晶格中各种缺陷所俘获，没有释放以形成有效吸附作用的活性空腔氦对氢吸附影响的微观机制尚需进一步研究。关键词:错铝吸气剂，吸氮，表面改性，氦5i班‘一;拼州诊甥个一产介ThesisforMasterdegreeofFudanUniversity.LIUChao-Zhuo(C.Z.Liu):TheStudyonIdneticcharacteristicofhydroge

5、nabsorptionforZrAlgeterAbstractWecarriedouttheoreticalandexperimentalworksonkineticprocessofuptakeofhydrogeningeters.Thisthesispresentsabasicgeteringmodelforthenon-evaporablegeter(NEG),whichconsistsofthreeprocesses:moleculardissociatedchemisorptiononth

6、esurface,atomicpenetrationfromthesurfacetothebulk,anddifusioninthebody.Forlowhydrogenbulkconcentrationalatice-gasmodelisadoptedtodescribethedifusionbehaviourofhydrogeninthebulk.Theexactanalyticalsolutionsaregivenforthepumpinghydrogenbysolvingrateequati

7、onsofthesethreeprocessessimultaneously.Theinfluencesofsomefactorsonthehydrogenabsorptionratearealsodiscussed.ThetheoreticalcalculationsareingoodagreementwiththeexperimentsperformedwithaZr-AI(16%)geterandaZrfilmontheMosubstrateAnultrahighvacuum(UH仍syste

8、mequippedwiththequadrupolemassspectrometer(QMS)isbuiltupforhydrogenabsorptionexperimentsdynamicallyandstatically.Heavyionelasticrecoildetectionanalysis(ERDA)isadoptedtoprobetheprofileofhydrogenconcentrationingeters.Pumpingtestsofmixture