氦辐照钨表面行为的分子动力学模拟研究

摘要

本文使用分子动力学模拟方法模拟低能氦(<200eV)原子与钨表面的相互作用过程，着重研究不同基底温度(300K, 900K, 1500K, 2100K)下氦辐射对钨损伤以及氦的反射系数的的影响。模拟结果显示:氦辐照钨时的的反射系数随钨表面温度的增加而增加，随氦初始动能的增加而减少;对高温钨基底(>900K ) ,氦的反射可分为碰撞反射和热反射，碰撞反射在很短时间内完成，而热反射是氦原子动能降至与基底温度相同后，由于热扩散导致的氦从基底中的逃逸。基于该物理图像，进而建立了氦反射系数随时间的变化的理论模型。另外还观察到:200eV以下的氦一钨表面相互作用不足以使钨产生溅射，但会在钨表面产生钨原子的离位。