Разработка системы изотопного анализа UF6 и мониторинга HF в атмосфере на основе полупроводниковых приборов

• Автор: Семенов, Владимир Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01, 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Обзор публикаций, связанных с темой диссертационного исследования

1.1. Диодная лазерная спектроскопия и другие методы детектирования газообразных соединений

1.1.1. Методы регистрации газообразных соединений и газового анализа

1.1.2. Диодная лазерная спектроскопия и другие лазернооптические методы регистрации

1.1.3. Контур линии поглощения

1.2. Физико-химические свойства Ш7 и

1.2.1. Физико-химические свойства

1.2.2. Спектроскопические свойства ЦР

1.2.3. Физико-химические свойства газообразного Ш

1.2.4. Спектроскопические свойства Ш
1.3 Полупроводниковые источники и приемники излучения для спектроскопических применений
1.3.1. Современные перестраиваемые диодные лазеры
1.3.2. Квантово-каскадный лазер
1.3.3. Основные конструкции современных одночастотных диодных лазеров
1.3.4. Полупроводниковые приемники оптического излучения
Выводы к главе
2. Разработка ДЛ- и ККЛ-спектрометров и методика исследований
2.1 Предварительные исследования
2.1.1. Выбор спектрального диапазона для измерения степени обогащения ЦБ
2.1.2. Выбор спектрального диапазона для детектирования НР
2.1.3. Выбор полупроводниковых источников и приемников оптического излучения
2.2 Конструкция диодного лазерного спектрометра
2.2.1. Принципиальная блок-схема ДЛ спектрометра
2.2.1. Электронный блок управления и регистрации
2.2.2. Система подготовки и напуска газовых смесей
2.2.3. ДЛ спектрометр для регистрации НР
2.2.4. ККЛ спектрометр для определения степени обогащения Шб.
2.3 Алгоритмы и особенности режимов работы спектрометров
2.3.1. Программа управления ДЛ спектрометром
2.3.2. Вычисление отклонения Алана
2.3.3. Сканирование частоты ДЛ
2.3.4. Линеаризация частотной шкалы
2.3.5. Получение спектра поглощения и алгоритм вычисления концентрации. Модуляционный режим
2.3.6. Аппроксимация экспериментального спектра линии поглощения модельным контуром
2.3.7. Система температурной стабилизации ДЛ
Выводы к главе
3. Исследования спектров гексафторида урана в области колебания У/+у3 для определения изотопического состава
3.1. Исследование перестроечных характеристик ККЛ

3.2. Спектры поглощения UF
3.2.1. Регистрация спектров поглощения
3.2.2. Зависимость спектров от давления
3.2.3. Тонкая структура спектров
3.2.4. Спектры образцов различного изотоп-состава
3.3. Определение изотопного состава UF
Выводы к главе
4. Локальный и дистанционный детекторы утечек HP и
спектроскопические исследования контура линии 0-2 R(0) HF
4.1. Исследование спектральных характеристики ДЛ
4.1.1. Перестроечная характеристика ДЛ
4.1.2. Определение ширины линии генерации ДЛ
4.2. Исследование контура линии 2-0 R(0) HF
4.2.1. Спектры линии 2-0 R(0) HF, уширенной Ar, Кг, Хе, N2
4.2.2. Определение столкновительного сдвига линии
4.2.3. Определение столкновительного уширения линии
4.2.4. Определение столкновительного сужения линии
4.2.5. Исследование асимметрии контура линии
4.2.6. Анализ результатов исследования контура линии 2-0 R(0) HF
4.3. Дистанционное и локальное детектирование FIF
4.3.1. Экспериментальная апробация прототипов устройств дистанционного и локального детектирования HF
4.3.2. Оценка минимальной обнаружимой концентрации.......(МОК)
Выводы к главе
Заключение

уширение является однородным и определяет теоретический предел ширины спектральной линии.
Столкновительное уширение обусловлено флуктуациями амплитуды, частоты и фазы вращений и колебаний молекулы в результате столкновений [73]. Помимо уширения, столкновения молекул приводят к сдвигу спектральных линий. Именно столкновительное уширение в значительной степени определяет ширину линий, экспериментально наблюдаемую при атмосферном давлении. Вместе с тем хорошо разработанная теория столкновительного уширения, испытывает существенные вычислительные трудности при ее применении на практике. Поэтому при интерпретации экспериментальных данных используется значительное число упрощенных спектроскопических моделей [79]. Наиболее простым и часто применяемым контуром является контур Лоренца с центром в точке у0:
ШЛ (1.15),
я-[г-(у0-<5)] +у,
где у1 — столкновительная (ударная, лоренцева) полуширина, д -столкновительный сдвиг линии. Контур Лоренца достаточно хорошо описывает форму спектральной линии при высоких давлениях (в т.ч. атмосферном). В предположении парных столкновений, лоренцева ширина д линейно увеличивается с ростом давления. В спектроскопических базах данных (см. например, ШТИЛИ [69] ) обычно приводятся коэффициенты уширения (см'7атм), характеризующие зависимость от давления д. Если газовая смесь состоит из различных молекул, необходимо отдельно рассматривать соударения каждого типа молекул с поглощающими молекулами. В базе данных ШТИЛИ приводится коэффициент самоуширения - уширения вследствие соударения детектируемой молекулы с молекулами такого же типа, а также коэффициент уширения воздухом.
В области низких давлений (менее 1 мм рт. ст.), когда столкновения молекул достаточно редки, скорость каждой молекулы можно считать