在科技部國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項(xiàng)和中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院等離子體物理研究所科研基金的支持下，低溫等離子體應(yīng)用研究室邵大冬博士、李家星博士和日本靜岡大學(xué)科研人員合作，在聚變裝置第一壁硼化膜涂層除雜研究方面取得新進(jìn)展，相關(guān)科研成果發(fā)表在聚變材料領(lǐng)域期刊《核材料雜志》（Journal of Nuclear Materials, DOI: 0.1016/j.jnucmat.2014.10.097）上。
在受控核聚變實(shí)驗(yàn)中，干凈而良好的壁狀態(tài)是取得高品質(zhì)等離子體的必要條件之一。而等離子體中的雜質(zhì)可以導(dǎo)致聚變能量的損失，從而限制等離子體向高溫高參數(shù)方向發(fā)展。在聚變裝置中，等離子體與面向等離子體第一壁之間的相互作用，是等離子體雜質(zhì)的主要來源。通過在第一壁材料表面進(jìn)行硼化處理可以顯著改善等離子體的品質(zhì)，提高等離子體的約束性能。
科研人員利用原位氣相沉積技術(shù)，在內(nèi)真空室第一壁材料表面沉積了硼膜，并通過改變?cè)吓浔�，研究了在不同含量和組分條件下雜質(zhì)在硼膜中的化學(xué)態(tài)。研究表明，在硼膜中碳、氧雜質(zhì)的化學(xué)態(tài)高度依賴于雜質(zhì)含量和組成，注入的高能氘離子可以被碳氧雜質(zhì)捕獲，并以D2O和CDx的形式脫附，同時(shí)高能氘離子的注入和脫附導(dǎo)致了硼膜的重構(gòu)。該研究成果為理解硼膜的除雜機(jī)制提供了參考依據(jù)。
圖1. 在70 % B (A, C)和50 % B (B, D)硼膜中碳的化學(xué)態(tài)。XPS譜圖按照碳含量排列，碳含量從上而下依次升高。
圖2. 在70 % B (A, C)和50 % B (B, D)硼膜中氧的化學(xué)態(tài)。
