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金属铀与H_2表面化学行为的XPS研究
第35卷第3期 原 子 能 科 学 技 术 Vol. 35 ,No. 3 2001年5月 Atomic Energy Science and Technology May 2001 文章编号 (2001) 金属铀与 H 表面化学行为的 XPS 研究 2 伏晓国 ,汪小琳 ,俞 勇 ,赵正平 ( 中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900) ( ) 摘要 :采用 X 射线光电子能谱 XPS 分析研究了金属铀的清洁表面在 100 和 200 ℃时与 H2 作用的 表面化学行为。通入 120 Pa ·s 口 H 即可观察到明显的氢化反应 ,U H 的 U 4f 峰结合能为 2 3 7/ 2 3787 eV 。温度由 100 ℃升高至 200 ℃有利于 U H3 生成。深度分析表明 :清洁的金属铀表面与 H2 作用后 ,表面层结构由表向里依次为 UO2 、U H3 和 U 。 关键词 :铀 ; H ;X 射线光电子能谱 2 中图分类号:O61462 文献标识码 :A 为探索有益于核材料表面钝化或缓解腐蚀的有效气体环境 , 国内外对 UO 、UH O (汽) 2 2 和 UCO 等体系的表面反应进行了深入研究[1 ,2 ] 。就UH2 体系而言 , 国外曾对块状铀在高温 ( ) ( 2 ～107 Pa) 条件下的表面氢化反应动力学进行了深入的研究[3 ,4 ] ,但运用 0～500 ℃ 、高压 10 XPS 研究金属铀在氢气气氛中的表面化学行为则报道较少[5 ] ,有关金属铀的表面氢化反应机 理有待于进一步系统研究。 国内曾用 XPS 研究铀的氧化物及金属表层在 H2 气氛中的表面化学行为[6 ,7 ] 。本工作拟 运用 XPS 研究 100 和 200 ℃时金属铀的新鲜清洁表面在 H2 气氛中的表面化学行为。 1 实验 11 试剂与仪器 金属铀为低碳贫化铀 ,密度为 1903 g/ cm3 ,纯度为 99 97 % 。实验用 H2 由充分活化的 ( ) 铀床加热至 485 ±5 ℃提供 ,纯度优于 99 999 % ; 其它化学试剂均为分析纯。实验在 PHI ( ) - 8 α( 5600 ESCA 谱仪上进行。谱仪分析室 SAC 本底真空优于 60 ×10 Pa ,Mg 的 K 1 2536 ) ( ) eV 射线为激发源 ,发射电压 15 kV ,功率 300 W ,用 Ag 3 d5/
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