[發(fā)明專利]一種測量包覆燃料顆粒的包覆層厚度的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410027774.3
• 申請日: 2014-01-21
• 公開（公告）號: CN103778980A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉小雪;趙宏生;李自強;張凱紅;唐春和
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G21C17/10
• 分類號: G21C17/10
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

1.一種測量包覆燃料顆粒的包覆層厚度的方法，其特征在于，該方法包括：

將包覆燃料顆粒置于鑲樣模具中，使得包覆燃料顆粒都緊密排列于同一個樣品平面上；

利用固化劑在所述鑲樣模具中固定緊密排列于同一個樣品平面上的所述包覆燃料顆粒，制成固態(tài)樣品；

對所述固態(tài)樣品進行研磨，并使研磨平面平行于所述樣品平面，直至顯微鏡下觀察到的研磨平面上的包覆燃料顆粒的研磨面中有至少80%與其他包覆燃料顆粒的研磨面相切；

對研磨后的固態(tài)樣品進行拋光，使得顯微鏡下固態(tài)樣品在研磨平面上無可見磨痕，且各包覆層分界清晰、無高度差；

采集顯微鏡下固態(tài)樣品在研磨平面上的圖像；

結合顯微鏡的放大倍數(shù)從所述圖像中提取各包覆層的厚度。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述鑲樣模具為內(nèi)徑在15-30毫米范圍內(nèi)，內(nèi)高在10-25毫米范圍內(nèi)的圓柱型薄壁鑲樣模具。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述將包覆燃料顆粒置于鑲樣模具中，使得所有包覆燃料顆粒都緊密排列于同一個樣品平面上包括：

將包覆燃料顆粒鋪置于鑲樣模具底面；

在顯微鏡觀察下，用尖頭鑷子對包覆燃料顆粒進行位置排布，使得包覆燃料顆粒中有至少80%與其周圍各個方向上的包覆燃料顆粒或鑲樣模具內(nèi)表面都相切。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述固化劑的體系為冷鑲嵌體系或熱鑲嵌體系，利用所述冷鑲嵌體系進行所述固定時，固化環(huán)境為常溫常壓，固化時間為10-30分鐘，利用所述熱鑲嵌體系進行所述固定時，固化環(huán)境的溫度不超過200℃，壓強不超過2MPa，固化時間為3-10分鐘。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述固態(tài)樣品進行研磨包括：

按照粒度從大到小的順序依次采用數(shù)值范圍在40-3.5微米內(nèi)的不同粒度的研磨膏對所述固態(tài)樣品進行研磨。

6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對所述固態(tài)樣品進行研磨包括：

采用研磨盤和對應的懸浮液對所述固態(tài)樣品進行研磨，包括粗研磨和細研磨；

所述粗研磨時采用粒度為25-20微米、用于研磨維氏硬度大于600物質的金剛石研磨盤；

所述精研磨時采用粒度為15-6微米、用于研磨維氏硬度為40-1000物質的金剛石研磨盤。

7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對研磨后的固態(tài)樣品進行拋光包括：

按照粒度從大到小的順序依次采用數(shù)值范圍在3-1微米內(nèi)的不同粒度的研磨膏和拋光織物，或者，數(shù)值范圍在3-0.4微米內(nèi)的不同粒度的拋光布及拋光液對研磨后的固態(tài)樣品進行拋光。

8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述對研磨后的固態(tài)樣品進行拋光，使得顯微鏡下固態(tài)樣品在研磨平面上無可見磨痕，且各包覆層分界清晰、無高度差的步驟是通過對磨拋機的轉頭加載力、轉速、拋光液的粒度、和對應不同粒度拋光液的拋光時間進行綜合調整控制來實現(xiàn)的。

9.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述結合顯微鏡的放大倍數(shù)從所述圖像中提取各包覆層的厚度包括：

對于每一個包覆燃料顆粒的圓形研磨面，采用三點圓法擬合得到包覆燃料顆粒核芯的圓心；

以所述圓心為原點，每隔固定角度引出一條射線；

沿每條所述射線根據(jù)各包覆層邊界的灰度值差異標記出射線上的邊界點；

根據(jù)標記出的邊界點坐標計算對應的各個包覆層的厚度。

10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述結合顯微鏡的放大倍數(shù)從所述圖像中提取各包覆層的厚度包括：

將每個包覆燃料顆粒的圓形研磨面上的各包覆層厚度的測量結果進行統(tǒng)計平均，并把統(tǒng)計平均后的結果作為各包覆層的厚度提取結果。