载能氢、氘离子在钨中的沉积行为及其辐照损伤研究

发布时间：2024-05-23 00:44

　　核能的开发是人类永久解决能源问题的必然选择。随着国际热核实验堆(ITER)的设计和研发,聚变材料日益引起人们的重视。钨基材料是聚变堆偏滤器的主要候选材料,因此,研究钨基材料因氢离子辐照引起的微观结构和性能变化显得至关重要。本工作主要研究了氢在钨材料中的沉积及对钨材料的辐照损伤效应。其一,将能量为20 ke V/D,注量率为3.0×1014 D/(cm2s)的离子注入到钨中,注入过程中,通过记录出射质子产额,研究钨中氘浓度随注量的关系;并在某些注量点用能量为75 ke V/D,流强为0.6μA的束流监测。在停束后,进行两轮不同注量和不同能量的氘离子注入,探究氘浓度随辐照损伤的变化。在样品放置一年后和两年后,分别利用弹性反冲核分析和二次离子质谱分析方法研究静态氘浓度变化情况。其二,将能量为10 ke V,不同流强的质子注入到钨中,注量范围为1015-1018 H/cm2。通过原子力显微镜(AFM)、电子扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)观察辐照前后样品的表面形貌,分析辐照损伤引起的气泡成形、生长到破裂的演变过程随注量和注量率的变化关系。结合两方面的研究,讨论了气泡形成对氘浓度的影响。根...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 研究背景
    1.1 研究意义
    1.2 国内外研究动态
    1.3 本论文研究内容
第二章 理论基础
    2.1 氢同位素在钨中的沉积过程
        2.1.1 固体溶解
        2.1.2 扩散与复合
    2.2 辐照损伤
        2.2.1 辐射增强扩散效应
        2.2.2 辐照损伤
    2.3 离子与物质相互作用
        2.3.1 阻止本领
        2.3.2 射程
    2.4 D-D核反应截面与产额
第三章 实验设备与方法
    3.1 样品准备
    3.2 氘浓度分析方法
        3.2.1 瞬发非共振反应方法
        3.2.2 弹性反冲探测方法
        3.2.3 卢瑟福背散射分析
        3.2.4 二次离子质谱分析
    3.3 氘离子注入及动态氘浓度分析实验
        3.3.1 实验设备
        3.3.2 实验方法
    3.4 静态氘浓度分析实验
    3.5 质子注入实验
        3.5.1 多功能实验装置
        3.5.2 实验方法
    3.6 样品表征方法及设备
        3.6.1 原子力显微镜分析测试
        3.6.2 扫描电子显微镜分析测试
        3.6.3 透射电子显微镜分析测试
第四章 结果分析与讨论
    4.1 氘注入钨中的实验结果与分析
        4.1.1 饱和动态氘浓度与注量的关系
        4.1.2 辐照损伤
        4.1.3 静态氘浓度随时间变化关系
    4.2 质子注入钨中的实验结果与分析
        4.2.1 AFM测试结果
        4.2.2 SEM测试结果
        4.2.3 TEM测试结果
        4.2.4 表面形貌分析与讨论
    4.3 氢离子辐照损伤及沉积行为分析
        4.3.1 动静态氘浓度差异分析
        4.3.2 氢沉积与辐照损伤关系
第五章 总结与展望
    5.1 实验总结
    5.2 工作展望
参考文献
在学期间研究成果
致谢



本文编号：3980758