[發明專利]一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法

在審

• 申請號: 202111177877.4
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN113916865A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 樂瑋;馮建鴻;唐興;陶朝友;馬小軍;胡勇;高黨忠;萬翔宇;陳雪;姜凱;葉成鋼;顧倩倩;王琦;王宗偉;張占文
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/01
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 賈曉燕

1.一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，其特征在于，包括：

步驟一、基于拉曼光譜儀對空心微球內部燃料氣體進行光譜采集；

步驟二、對空心微球內部燃料氣體進行特征峰面積的數據處理；通過選取合適范圍的拉曼光譜，確定峰譜范圍后進行峰位擬合，得出特征峰面積；

步驟三、獲取氣壓-特征峰面積的擬合曲線；

步驟四、對空心微球內部燃料氣體進行在線保氣半壽命計算。

2.如權利要求1所述的一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，其特征在于，所述步驟一中，其過程為：打開電腦和拉曼光譜儀電源，并使用硅片對拉曼光譜儀進行設備校正；將內部填充燃料氣體的待測空心微球從保氣罐內取出，并用靜電膜吸附固定在拉曼光譜儀的載玻片上；依次使用10X、50X物鏡尋找空心微球頂點，隨后聚焦到空心微球中心點；對空心微球完成聚焦后，設置實驗參數后進行檢測。

3.如權利要求1所述的一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，其特征在于，所述步驟二中，其過程為：由于空心微球可以是玻璃空心微球或多層聚合物空心微球，其內部D₂氣體S₀級的最強特征譜線均處于一個較小的波數區間，即150cm^-1～600cm^-1，而415.67cm^-1處的譜線與其他譜線相隔較遠，譜線強度也較大，特征峰面積較易得到，因此選擇415.67cm^-1處的譜線作為定量分析的依據，根據選定的譜線，采用LabSpec-6軟件，通過高斯格倫茲混合函數進行峰位擬合，取多次計算的平均值，得到特征峰面積。

4.如權利要求1所述的一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，其特征在于，所述步驟三中，其過程為：在△t時間段內不定期使用拉曼光譜儀的定量分析功能，通過步驟二的方法，重復跟蹤測量5次空心微球內部燃料氣體特征光譜的特征峰面積，將得到的A₁、A₂、A₂、A₃、A₅的5個數據取自然對數后和對應的氣壓進行線性擬合，從而得到了氣壓-特征峰面積的擬合曲線。

5.如權利要求1所述的一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，其特征在于，所述步驟四中，其包括：

S41、采集多發空心微球多個時期的氣壓數據；其過程為：通過步驟二的方法，采集6發空心微球在5個時期的所有特征峰面積數據；再根據步驟三中的氣壓-特征峰面積的擬合曲線，換算得到6發空心微球5個時期的氣壓數據；

S42、推導計算得出空心微球的保氣半壽命；其過程為：根據S41中1號空心微球在5個時期的氣壓數據，從而獲得1號空心微球的氣壓-時間的擬合曲線，那么空心微球內燃料氣體隨時間變化遵循以下公式：

式中：t為空心微球保氣時間，P₀為空心微球充氣后t＝0時內部燃料氣體的壓強，P_t為經過t時間后空心微球內燃料氣體的壓強；由于空心微球保氣半壽命是指空心微球內氣壓降低到P₀一半所需要的時間；可以得到：

式中：t_1/2為空心微球保氣半壽命；由于拉曼散射光強度，即特征峰面積與D₂氣體濃度線性相關，而D₂氣體濃度又和壓強線性相關，可以得到：

式中：A₀為微球內充氣后t＝0時燃料氣體的的特征峰面積；A_t為經過t時間后空心微球內部燃料氣體的特征峰面積；將S41中的6發空心微球在t＝0/t＝672的特征峰面積數據A₀/At帶入公式，即可獲得6發空心微球的保氣半壽命；從而完成了常溫下空心微球內部燃料氣體保氣半壽命的計算。