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本研究采用椭圆偏振光谱技术（SE）较系统地对金属铀在低于100℃、纯氧条件下的表面氧化动力学进行了研究,着重测量了金属铀在纯氧中氧化层厚度随时间的变化规律并对金属铀及其氧化物的光学常数进行了测试研究。对测试过程中影响因素的分析研究结果表明:样品的粗糙度对测试结果有一定的影响,测试前需要对样品表面进行处理,磨抛成镜面,以减小粗糙度的影响。测试过程中,光需要穿过真空室玻璃窗,玻璃的折射作用对测试结果的影响很小,可以忽略不计。测量了已知氧化层厚度的Si/SiO2片,测试氧化层厚度结果值与真实值相符;原位测量Ce-La合金氧化层厚度随时间的变化趋势,获得的抛物线规律与文献报道的一致。采用椭圆偏振光谱仪测量了一个波长范围内贫铀及其氧化层的光学常数（折射率n和消光系数k）随波长的变化曲线。获得了在350nm～1000nm波长范围内,铀的n、k值范围分别为1.3～2.5、1.9～4.5。铀氧化层厚0.6nm时,实验测得n值为2.20～2.34;铀氧化层厚129nm时,n值为2～2.12。在约520nm（2.38ev）可见光波长,测得不同厚度贫铀氧化层的n值分别为2.54（贫铀表面氧化膜厚0.6nm）和2.01（贫铀表面氧化膜厚129nm）;在546.1nm波长下贫铀的n、k值分别为1.5和2.6,UO2膜的折射率n为2.2。原位测量了高碳铀在不同温度（45℃～95℃）和不同氧气压力（500Pa～50000Pa）情况下,氧化层厚度随时间的变化,测试结果表明高碳铀的氧化初期,氧化层厚度随时间的变化呈抛物线动力学规律,表明氧化主要受到氧的扩散控制。通过拟合得出了在5000Pa氧气压力、低于100℃条件下,高碳铀的反应活化能为73.66kJ·mol-1。原位测试结果还表明高碳铀在纯氧中的氧化速率依赖于反应温度,反应温度升高,高碳铀的氧化速率迅速增加;当氧气压力很高（＞500Pa）时,氧化速率不受氧气压力的影响,氧气压力在500Pa～50000Pa范围内,高碳铀的氧化速率变化不大。经过多次实验获得了高碳铀表面氧化颜色与氧化层厚度的初步关系:氧化层厚度为约9nm、50nm～60nm、90～102nm时,铀表面分别为黄色、淡蓝色、黄色。当氧化层厚度达到90～102nm时,铀表面呈现的黄色已经进入颜色的第二周期。