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原文传递基于加速器离子辐照的阻氚涂层多场耦合性能测试方法及其测试装置

专利名称：	基于加速器离子辐照的阻氚涂层多场耦合性能测试方法及其测试装置
摘要：	本发明公开了一种基于加速器离子辐照的阻氚涂层多场耦合性能测试方法及其测试装置。该方法是利用加速器产生载能离子对阻氚涂层样品进行辐照；气体注入系统将气体介质输入气体注入法兰对阻氚涂层样品进行渗透；温控系统控制加热台对阻氚涂层样品进行热循环；再由计算机程控系统处理。该装置包括静电串列加速器、真空室、红外测温仪、样品台、气体注入系统、温控系统、计算机程控系统及各信号传输线；实现对阻氚涂层多场耦合性能测试。本发明测试方法与测试装置，能对聚变堆阻氚涂层样品实现离子辐照、热循环与气体渗透的多场耦合性能测试；从而更加可靠和准确的评价阻氚涂层在实际工况服役性能，具有研究与实际应用价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	四川大学
发明人：	杨吉军;朱昌达;廖家莉;杨远友;刘宁
专利状态：	有效
申请日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910423889.7
公开号：	CN110208311A
代理机构：	成都科海专利事务有限责任公司
代理人：	刘双兰
分类号：	G01N25/20(2006.01);G;G01;G01N;G01N25
申请人地址：	610065 四川省成都市武侯区一环路南一段24号
主权项：	1.一种基于加速器离子辐照的阻氚涂层多场耦合性能测试方法，其特征在于包括以下步骤： (1)首先制备阻氚涂层样品，将阻氚涂层涂覆在不锈钢基片中的一个表面上，而不锈钢基片的另一个表面没有涂层，即制得由阻氚涂层与不锈钢基片两部分组成的阻氚涂层样品； (2)将阻氚涂层样品用螺栓固定在加热台上的样品槽中，并将阻氚涂层样品中无涂层的不锈钢基片的一个表面与样品槽底面紧密接触，确保传热； (3)将连接着热电偶测温数据信号传输线的热电偶焊接在阻氚涂层样品中有阻氚涂层的不锈钢基片的一个表面，用于实时测量阻氚涂层样品温度； (4)将真空隔离膜装入真空隔离法兰中，确保真空隔离膜的气密性，以阻止气体注入法兰中的气体介质进入真空室； (5)依次将真空室接口法兰、真空隔离法兰、气体注入法兰与加热台进行连接，组装成样品台，并确保上述各部件连接的气密性； (6)将组装好的样品台安装到真空室上的样品台窗口，保持其气密性，并对真空室抽真空备用； (7)当真空室抽气达到设定真空度时，即对阻氚涂层样品进行离子辐照、热循环与气体渗透的多场耦合性能测试；其中离子辐照、热循环与气体渗透的测试参数可以独立控制，并且同时加载到阻氚涂层样品上； (8)启动静电串列加速器，其产生的载能离子依次穿过束流管道、真空室、真空室接口法兰、真空隔离法兰、气体注入法兰，最后对阻氚涂层样品进行辐照；同时，打开红外测温仪监控真空隔离膜的温度，将测得的温度数据通过红外测温仪数据信号传输线传输到计算机程控系统；所述辐照离子的种类、能量、注入量等离子辐照参数通过静电串列加速器中的程控系统进行设定； (9)打开计算机程控系统，对注入气体的类型、流量参数、阻氚涂层样品的加热温度、保温时间、循环加热次数各参数通过计算机程控系统进行设定； (10)当各参数达到预先设定的测试参数后进行测试，测试完毕关闭静电串列加速器与计算机程控系统，取出阻氚涂层样品完成测试；所述静电串列加速器产生的离子种类至少包含H+、He+两种离子、加速管端电压≥1.5MeV、离子束流强度≥10μA；所述真空室的工作真空度≤1×10-3Pa。 2.根据权利要求1所述基于加速器离子辐照的阻氚涂层多场耦合性能测试方法提供的测试装置，其特征在于包括静电串列加速器(1)、离子束流管道(2)、真空室(3)、红外测温仪(4)、样品台(5)、气体注入系统(6)、温控系统(7)、计算机程控系统(8)、红外测温仪数据信号传输线(9)、气体注入参数信号传输线(10)、气体注入管道(11)和气体排出管道(12)、加热功率参数信号传输线(13)、加热电缆线(14)以及热电偶测温数据信号传输线(15)；所述红外测温仪安装在离子束流管道(2)终端的真空室外部，红外测温仪通过红外测温仪数据信号传输线与计算机程控系统连接；在真空室样品台窗口安装样品台，样品台通过热电偶测温数据信号传输线与计算机程控系统连接；所述气体注入系统一端通过气体注入管道与样品台连接，样品台连接的气体排出管道与大气相通；气体注入系统另一端通过气体注入参数信号传输线与计算机程控系统连接；所述温控系统一端通过加热电缆线与样品台连接，另一端通过加热功率参数信号传输线与计算机程控系统连接。 3.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于所述样品台(5)依次包括由真空室接口法兰(16)、真空隔离法兰(17)、气体注入法兰(19)和加热台(20)连接组装；所述真空室接口法兰(16)连接真空室(3)和真空隔离法兰(17)；真空室、真空室接口法兰、真空隔离法兰、气体注入法兰以及加热台之间均采用螺栓固定连接、并用橡胶圈密封，保持它们的气密性。 4.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于所述真空隔离法兰(17)由第一子真空隔离法兰(17-1)和第二子真空隔离法兰(17-2)对称构成，在两个子真空隔离法兰间固定着真空隔离膜(18)；所述真空隔离膜的直径大于所述橡胶圈直径。 5.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于所述气体注入法兰(19)上布置有进气口(20)与排气口(21)，所述进气口(20)与气体注入管道(11)连接，所述排气口(21)与气体排出管道(12)连接。 6.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于所述真空隔离膜(18)为钛、不锈钢、锆合金箔片材料制作成；其厚度在20～100微米之间。 7.根据权利要求3所述的测试装置，其特征在于所述样品台(5)中的加热台(22)包括不锈钢筒体(25)，隔热套(26)，热电偶(23)，电阻加热棒(24)，铜传热台(27)及样品槽(28)；所述不锈钢筒体为中空圆筒，其端面的一段焊接铜传热台，端面另一段内部布置电阻加热棒与隔热套，电阻加热棒端面直接接触到铜传热台，且被隔热套包围；铜传热台端面中心布置样品槽，并用螺栓将阻氚涂层样品(30)固定在样品槽中，将阻氚涂层样品的涂层表面正对离子束入射方向。 8.根据权利要求7所述的测试装置，其特征在于所述热电偶(23)与阻氚涂层样品(30)的涂层表面相接触；热电偶通过热电偶测温数据信号传输线(15)与计算机程控系统(8)连接；将热电偶测量到的阻氚涂层样品的温度，由计算机程控系统向样品台发送指令信号。 9.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于所述温控系统(7)使用一电阻功率调控器，所述电阻功率调控器通过加热电缆线(14)与加热台(22)中的电阻加热棒(24)连接；计算机程控系统通过加热功率参数信号传输线(13)向电阻功率调控器发送指令信号，控制其加热功率。 10.根据权利要求2所述的测试装置，其特征在于所述气体注入系统(6)包括盛装不同气体介质的第一高压气瓶(31)、第二高压气瓶(32)、第三高压气瓶(33)和一个混气罐(37)，各高压气瓶出气管上分别安装连接的第一流量控制计(34)，第二流量控制计(35)、第三流量控制计(36)和混气罐(37)出气管上安装连接的总流量控制计(38)，各高压气瓶出气管上的流量控制计均与混气罐进气管连接，并通过气体注入参数信号传输线(10)与计算机程控系统连接；而总流量控制计(38)与气体注入管道(11)连接，通过气体注入管道与样品台(5)连接；同时总流量控制计通过气体注入参数信号传输线(10)与连接的计算机程控系统向总流量控制计发送指令信号。
所属类别：	发明专利