针对现有反应堆压力容器主螺栓孔抛光机静态就位困难、旋转电机易烧毁的问题,对刷具组件的结构进行分析,提出一种增设橡胶弹簧的改进方案,解决了抛光机静态就位困难的问题;对旋转电机的散热问题进行分析,利用强迫对流方案,对比分析几种不同进气孔的设计,发现形成较优流场的规律,根据规律制定了优化方案,该方案可快速带走旋转电机的热量,避免其过热烧毁。经优化改进的反应堆压力容器主螺栓孔抛光机已成功应用于工程实践。

反应堆新燃料组件的表面在生产、贮存及运输过程中可能会附着一些细小杂质和粉尘,而反应堆新燃料组件在入堆前必须保证其表面清洁及干燥,根据该要求,并结合新燃料组件及场地特点,对相应清洗装置开展了方案设计,并对设计方案进行了试验及理论分析,最终研制出了相应清洗装置,并得到工程实践验证。

介绍了我们研制的一种高精度、具有计量学意义的原子力显微镜测头.该显微测头与其它部件协同工作在50 mm×50 mm×2 mm的测量范围内实现纳米级精度的测量.测头采用光束偏转法检测探针悬臂的微小偏移,由单模保偏光纤引入半导体激光作为光源.该测头安装有3个立体反射镜作为激光干涉仪的参考镜.样品与原子力显微镜测头的相对位置可以由激光干涉仪直接读数,可溯源到米国际定义及国家基准上.激光干涉仪的布置无阿贝误差.测头采用立体光路设计,结构紧凑.测头厚度小于20 mm,质量约200g,却实现了100mm的反射光程.使用该测头测得与量块表面的力-距离曲线,还测得标称高度300 nm SiO2台阶样板的图像,分辨率优于0.05 nm.

本文从激光干涉仪的工作原理出发,对激光干涉仪测长中存在的各种误差源构成进行分析,从而提出了测长精度校准的不同方法特点,通过理论分析和试验总结出测长精度校准的科学合理的方法.

SPM是在纳米尺度上进行测量的重要的测量仪器之一,随着SPM进入工业测量领域,SPM的校准、量值溯源和测量不确定度分析已经成为SPM能够作为计量仪器使用的关键所在.文章论述了一种计量型原子力显微镜的构成、校准以及在国际比对中的应用.

建立了具有立体光路的光束偏转法原子力测头的模型，给出测头的放大能力，证明光路不会对光束偏转法的分辨力造成影响．分析了光路特性，说明光斑运动轨迹与规律．以此为基础完成了一个用于纳米计量的原子力测头．测头读数可溯源．测头的重复性通过实验验证，测头信号实验标准差为0．318nm．该测头应用在“2．5维大范围纳米结构测量系统”中，对台阶高度样板进行测量，取得了良好结果．

计量型原子力显微镜纳米测量系统主要由扫描器、测针位置传感器和一体化微型激光干涉三维测量系统等部分构成．针对计量型原子力显微测量系统，采用三维激光干涉测量系统作为测量基准，以实现原子力测量系统的纳米尺度量值溯源和校准工作．建立了校准模型，分析了扫描器9项主要误差项，并将该模型应用到原子力显微镜扫描器的校准中．校准后的结果表明，除z轴位置误差不超过±2nm外，其他8项的残余误差均不超过±1nm．通过台阶高度国际比对，建立了台阶高度标准计算方法及不确定度分析模型．台阶高度国际比对的测量结果表明，计量型原子力显微镜的测量值与参考值相差均小于1．5nm．

本文从理论上对激光小角度测量原理进行深入分析,找出制约测量精度的各种误差源,并提出简单易行有效的误差修正方法.经过实际测试,验证了理论分析的正确性和实际应用的可行性,为激光小角度高精度测量开拓了新的应用领域.

原子力显微镜是广泛应用的纳米测量仪器。中国计量科学研究院成功研制了计量型原子力显微镜纳米测量系统,本文介绍了该系统的技术特点和指标,并通过与发达国家的比对测试验证了该系统在测量原理、测量精度及可溯源性方面已达到了国际先进水平。

反应堆压力容器C形密封环由3层结构组成,在实际服役过程中,各层结构间相互作用机理复杂,多次压缩-回弹循环后,密封结构有循环松弛现象出现,导致密封性能衰退。针对上述循环松弛现象进行了实验研究,获得了C形密封环密封性能随循环次数的衰减规律,研究了其循环松弛特性;通过理论模拟计算分析获得了循环松弛规律的总回弹量、有效回弹量、工作点线载荷等特征量;通过实验与理论模拟计算结果的对比,揭示了制造工艺对循环松弛特性的影响规律。本文研究可用于指导C形密封环的服役性能评价及制造工艺控制和优化。