[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

本發明公開了一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，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。本發明提供的拉曼光譜法是一種無損、快速而靈敏的測量空心微球內氣體保氣半壽命的方法，不受球殼材料限制，目前所用的玻璃空心微球和塑料空心微球均適用，可測量空心微球對各種燃料氣體的保氣半壽命；該方法可在短時間內測量大量樣品，受系統干擾小。

技術領域

本發明涉及慣性約束聚變靶丸性能測試領域，具體為一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法。

背景技術

在慣性約束聚變(ICF)物理實驗中，使用較多的燃料容器包括多層聚合物空心微球與空心微球。目前物理實驗常用的空心微球內部需要填充燃料氣體-氘氣(D₂)和示蹤氣體-氬氣(Ar)等。通常物理實驗對于燃料氣體含量都有明確的要求，而空心微球自保氣罐取出到打靶零時刻中間經歷數小時的靶輸送及安調時間，因此球內的氣壓往往低于設計氣壓。為了使激光燒蝕時球內的壓力更接近設計要求以及獲得零時刻靶球內的實際氣體壓力，急需提高微球的保氣半壽命和發展無損的微球保氣半壽命測量技術。

在現有的測量方法中，壓泡法和四級質譜法為破壞性測量方式，且需要以一定數量的微球作為不同時間點樣品，通過獲得不同時間點樣品的內部氣壓推算批次內微球的保氣半壽命，這種方式受微球個體差異影響極大，且不能獲得單個微球的保氣半壽命。白光干涉垂直掃描法和顯微共聚焦拉曼法是兩種無損式透明微球球內氣壓或半壽命的測量方式。其中白光干涉垂直掃描法能夠精確測量透明微球球內氣體壓力，通過獲得透明微球原始尺寸，燃料氣體填充后光程變化和微球膨脹幅度計算得到球內氣體壓力，過程相對復雜；而使用顯微共聚焦拉曼光譜法通過考察球內燃料氣體的拉曼特征吸收峰面積變化進而間接獲得微球的保氣半壽命，過程較為簡單。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種空心微球保氣性能在線拉曼測量方法，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。

優選的是，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。

優選的是，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。