氦离子辐照下金属钯薄膜的微观行为研究

摘要

在聚变能源研究、军用核技术、氚工艺及涉及氚的实验工作中，经常会遇到由核反应所产生的氦的问题，它会引起材料微观结构的变化，使材料老化变质，导致严重的氦脆，以及造成等离子体的污染。由于对氢独特的渗透和纯化性能，金属钯被广泛应用于氢同位素(氕、氘、氚)的提取、分离和纯化，可作为重水堆以及未来聚变堆中的理想储氢材料。因此，研究在金属钯中氦元素的行为具有重要的意义。在本论文中，采用电子束蒸发的方式在Si基底上沉积金属钯薄膜，并采用各种手段对薄膜的成分和结构进行表征。然后，选取不同能量、不同剂量的氦离子束对钯薄膜进行注入实验。XRD分析发现在固定注入能量时，随着注入剂量的增加，钯薄膜的晶格发生一定的膨胀，这种膨胀与注入造成的离位钯原子以及氦-空位复合物在晶格中的存在有关。AFM的结果表明薄膜的表面由于溅射的作用，变得略为平坦。