文档介绍：离子束分析研究金属中氦泡的退火行为何志江指导小组施立群教授珹际张斌教授現,,甊.
摘要氦泡对核聚变反应堆中包括核心结构材料在内的许多材料的性能会产生不利的影响,了解氦泡的演化行为对理解氦泡对材料性能影响有很大帮助。离子束分析以其无损、快速和定量等优点,被广泛应用于薄膜成分和元素深度分布分析上。本论文创新性地利用离子束分析研究了氦泡的演化行为,是对离子束分析应用的有益补充,并且能在不破坏样品的情况下进行氦泡分析,从而真实反映材料中氦泡的演化行为,所以非常有意义。本论文首先利用磁控溅射和壤胱犹遄⑷敕椒ㄖ票噶撕そ鹗舯∧ぃ结合热退火实现了氦的快速引入及氦泡的快速演化;然后,利用离子束分析研究了含氦金属薄膜中氦的退火行为,并与、和手段的研究结果对比,发现结果一致。含氦钛膜在不同温度退火后的椎暮笱胤⑸箍恚⑶宜孀磐嘶温度的升高而变大,在氦浓度较低时更加明显;同时发现缀笱氐恼箍沓度随着氦浓度升高而变大。这是由于薄膜中氦泡浓度和大小随着退火温度和氦浓度升高而变大造成的,从而提出了利用缀笱氐谋浠囱芯亢づ萃嘶鹦为的新方法。从理论上研究了粒子阻止截面对离子束分析谱的影响,发现同一条件下谱高度随阻止截面变大而变高。实验上,创新性地用退火实验来改变氦原子的阻止截面さ淖柚菇孛嫠孀藕さ淖刺昂づ萜沟谋浠浠,从而用离子束分析获得同一含氦薄膜在不同氦阻止截面的氦浓度分布。发现氦浓度分布曲线的高度随着氦泡尺寸变大ぷ柚菇孛姹浯而变高。由此提出了利用氦浓度曲线高度的变化来研究氦泡退火行为的新方法。利用、和仁侄味酝蔚难费芯苛撕在金属中的退火行为,并比较了离子束分析的研究结果。结果表明:氦泡尺寸随着氦浓度及退火温度的升高而变大,与离子束分析得到的结果相吻合。从而表明用离子束分析研究氦泡的退火行为是可行的。关键词:离子束分析,氦泡,热退火行为,缀笱兀柚菇孛中图分类号:.,.
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目录§前向弹性反冲分析湎哐苌浞治⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第一章引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§卢瑟福背散射分析也⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§阻止本领第三章氦泡演化行为的实验方法和原理⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§透射电子显微镜§热脱附谱第四章样品的制备和退火⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§样品的退火⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§氦在金属中的存在状态和演化过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第五章离子束分析研究金属中氦的退火行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§离子束分析研究金属中氦泡的退火行为§离子束分析研究金属中氦泡的退火行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§离子束分析研究金属中氦的扩散行为⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第六章氦泡退火行为的其它实验结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第七章总结与展望⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯致谢⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯摘要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯目录⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第二章离子束分析方法⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯和布拉格法则§原子力显微镜§正电子湮灭谱§§含氦金属薄膜样品的制备⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯鄄饨峁蚉的测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯蚗的测量结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯§小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯
第一章引言期,。对于材料表示金属原子奔鋞后,材料在核能技术许多领域使用的金属材料中普遍存在着氦的产生及其引起的脆化问题,如裂变堆、聚变堆等内部核反应产生的中子与结构材料的,伍从会在材料中产生氦;聚变堆的第一壁材料表面受氘、氚等离子体中聚变产物粒子的轰击而造成氦的积累;⒘阎凶釉粗懈吣苤凶佑氚小恰⒋安料的,旺从嵩谡庑┎】。材料分析表明:在金属中产生、迁移和聚集的氦,当达到一定浓度时会在材料的基体、位错、晶界和相界处形成纳米尺寸的氦泡。氦泡能够生长,继而发生氦释放。氦泡的形成会导致材料的延伸率、蠕变断裂时间和疲劳寿命显著变小,这称之为氦脆】。对中子管,氦脆表现为氚靶掉粉和脱皮,并有大量的氦逸出,使管内真空度急剧下降,氦的不断积累最终导致中子管报废,严重影响中子管储存寿命和工作稳定性。美国能源部明确把氚存储罐和中子管列为核武库中寿命有限的关键部件【俊D壳埃形薨旆ɡ从行克服氦脆问题,为了最终能解决氦脆问题,有必要对氦在金属中与各种缺陷的相互作用及氦的迁移、聚集行为的机制做深入的探讨。要在实验上研究