浏览全部资源
扫码关注微信
Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究
Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation
- 分析测试学报 2024年43卷第10期 页码：1664-1668
- 作者机构：
1.中国科学技术大学研究生院 科学岛分院，安徽 合肥 230026
2.中国科学院 合肥物质科学研究院，安徽 合肥 230031
3.山东大学 能源与动力工程学院，山东 济南 250061
4.中科石金（安徽）中子技术有限公司，安徽 合肥 230031
5.中子科学国际研究院，山东 青岛 266199
6.山东省中子科学技术重点实验室，山东 青岛 266199
- 作者简介：
梁参军，博士，副研究员，研究方向：中子管、中子发生器及其应用研究，E-mail：canjun.liang@fds.org.cn
- 基金信息：国家重点研发计划(2023YFF0717000);泰山产业创新领军人才项目(tscx202408142)
DOI：10.12452/j.fxcsxb.240905375
中图分类号： O571.5;O614.41纸质出版日期：2024-10-15，
收稿日期：2024-09-05，
修回日期：2024-09-24，
- 稿件说明：
移动端阅览
胡江钰,范宇,梁参军,郝丽娟,刘朝伟,宋勇.Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究[J].分析测试学报,2024,43(10):1664-1668.
HU Jiang-yu,FAN Yu,LIANG Can-jun,HAO Li-juan,LIU Chao-wei,SONG Yong.Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(10):1664-1668.
胡江钰,范宇,梁参军,郝丽娟,刘朝伟,宋勇.Al2O3对Ti膜离子注入表面损伤及D滞留量的影响研究[J].分析测试学报,2024,43(10):1664-1668. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240905375.
HU Jiang-yu,FAN Yu,LIANG Can-jun,HAO Li-juan,LIU Chao-wei,SONG Yong.Effect of Al2O3 on Surface Damage and D Retention of Ti Film During Ion Implantation[J].Journal of Instrumental Analysis,2024,43(10):1664-1668. DOI： 10.12452/j.fxcsxb.240905375.
摘要
为提高中子管Ti膜的储氢及抗溅射损伤性能，该研究通过在Ti膜表面沉积一层Al
2
O
3
保护层，研究了该保护层对Ti膜在D离子注入过程中表面损伤及D滞留量的影响。采用射频磁控溅射技术完成了Ti膜和表面有Al
2
O
3
保护层的Ti膜（Al
2
O
3
/Ti膜）样品的制备，开展了D离子注入实验，利用扫描电子显微镜（SEM）对D离子注入前后的表面形貌进行分析，并通过热脱附谱（TDS）实验研究保护层对Ti膜中D滞留量的影响。SEM结果表明，注入5×10
17
个D离子后，Ti膜表面出现开裂和剥离现象，而Al
2
O
3
/Ti膜表面无开裂和剥离现象，Al
2
O
3
保护层抑制了Ti膜的开裂和剥离，可提高Ti膜使用寿命。TDS实验结果表明，增加Al
2
O
3
保护层后，D脱附峰值温度提升4.9%，膜内D滞留量提升10.3%，在D离子注入过程中Al
2
O
3
保护层可阻止膜内D原子的释放进而提升Ti膜内D滞留量。该文初步验证了Al
2
O
3
有作为中子管Ti膜保护层材料的潜力。
Abstract
To further enhance the hydrogen storage and sputter damage resistance of Ti film used in neutron tube，this study deposited an Al
2
O
3
protective layer on the surface of Ti film and investigated its impact on surface damage and D retention during D ion implantation. The Ti film
and Ti film with Al
2
O
3
protective layer（Al
2
O
3
/Ti film） were prepared using radio-frequency magnetron sputtering technology. D ion implantation experiments were conducted，and scanning electron microscopy（SEM） was used to analyze the surface morphology before and after D ion implantation. Additionally，thermal desorption spectroscopy（TDS） was employed to study the effect of the protective layer on the D retention in the Ti film. SEM results showed that after implanting 5×10
17
D ions，the Ti film surface exhibited cracking and peeling，whereas the Al
2
O
3
/Ti film surface did not show such phenomena. The Al
2
O
3
protective layer suppressed cracking and peeling of the Ti film，which can enhance the film's life-time. TDS results indicated that with the addition of the Al
2
O
3
protective layer，the peak desorption temperature of D increased by 4.9%，and the D retention in the film increased by 10.3%. During D ion implantation，the Al
2
O
3
protective layer prevented the release of D atoms from the film，thereby improving D retention amount. This study preliminarily confirms the potential of Al
2
O
3
as a protective layer for Ti film in neutron tube.
关键词
中子管靶Ti膜Al2O3保护层离子注入D滞留量
Keywords
neutron tube targetTi filmAl2O3 protective layerion implantationD retention
references
Wagner J C，Peplow D E，Evans T M. Nucl. Technol.，2009，168（3）：799-809.
Li Y A，Zhang Z D，Chen S Z，Li T S，Guo H M. IEEE Trans. Nucl. Sci.，2022，69（11）：2245-2251.
Ye L J，Zhang D D，Yang Z，Chen Y H. Nucl. Tech.（叶龙建，张东东，杨振，陈宇航. 核技术），2024，47（2）：5-18.
Shi X C，Yang L，Wu Z H，Yang X J，Yao C Y. Shandong Chem. Ind.（石祥琛，杨立，吴展华，杨小军，姚春艳. 山东化工），2023，52（10）：114-118.
Verbeke J M，Leung K N，Vujic J. Appl. Radiat. Isot.，2000，53（4/5）：801-809.
Ludewigt B A，Wells R P，Reijonen J. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B，2007，261（1/2）：830-834.
Begrambekov L B，Dovganyuk S S，Evsin A E，Kaplevsky A S，Shutikova M I. Bull. Russ. Acad. Sci.，Phys.，2018，82（2）：117-121.
Nian R X，Jing S W. Nucl. Tech.（年瑞雪，景士伟. 核技术），2018，41（8）：18-24.
Guo W T，Zhao S J，Nian R X，Xue H，Jing S W. Radiat. Phys. Chem.，2021，186：109548.
Zakharov A M，Dvoichenkova O A，Evsin A E. Phys. At. Nucl.，2015，78（14）：1643-1645.
Wu B Z，Chen H，Sun S，Yang Z M，Zhang J C，Cao Y X，Luo D W，Wang Y. Surf. Technol.（吴宝珍，陈鸿，孙森，杨朝明，张健聪，曹潆心，罗栋威，汪渊. 表面技术），2020，49（4）：132-140.
Zhang G K，Xiang X，Yang F L，Lai X C，Yan Y W，Ling G P，Chen C A，Wang X L. J. Radioanal. Nucl. Chem.（张桂凯，向鑫，杨飞龙，赖新春，严有为，凌国平，陈长安，汪小琳. 核化学与放射化学），2015，37（5）：310-320.
Huang H T，Liu Y，Wang W. Mater. Rev.（黄洪涛，刘阳，王旺. 材料导报），2023，37（7）：43-49.
Haynes W M. CRC Handbook of Chemistry and Physics. 95th ed. Boca Raton：CRC Press，2014.
Shao S S，Xuan F Z，Wang Z D，Tu S T. J. Phys. D：Appl. Phys.，2009，42（17）：175413-175420.
Choo W Y，Lee J Y. Metall. Mater. Trans. A，1982，13（1）：135-140.
López-Suárez A，García-Zúñiga N. Int. J. Hydrogen Energy，2017，42（20）：14199-14204.
Gupta J，Hure J，Tanguy B，Laffont L，Lafont M C，Andrieu E. J. Nucl. Mater.，2016，476：82-92.
Hou Y N，Yang K M，Liu Y，Fan T X. Powder Metall. Technol.（侯雅男，杨昆明，刘悦，范同祥. 粉末冶金技术），2023，41（6）：490-499，507.
López-Suárez A，Valencia C E，López-Patiño J，Vargas M C，Fuentes B E. Int. J. Hydrogen Energy，2015，40（11）：4194-4199.
Liu X，An X D，Wang Q Q，Zhu T，Wan M P，Ye F J，Wang B Y，Cao X Z. J. Mater. Res. Technol.，2023，22：1322-1330.
Pan X D，Xu Y P，Lu T，Zhou H S，Li X C，Gao F，Luo G N. Nucl. Fusion，2021，61（3）：36004-36015.
Balan E. Eur. J. Miner.，2020，32（5）：457-467.
0
浏览量
14
下载量
0
CSCD
- 网络PDF下载
- Meta-XML下载
- BibTeX下载
- Endnote下载
- RefMan 下载
- NoteExpress下载
- NoteFirst下载
关联资源
相关文章
相关作者
相关机构
- 地址：广州市先烈中路100号 邮编：510070
- 联系电话：020-87684776,37656606 传真：020-87684776 Email：fxcsxb@china.com
- 技术支持由北京北大方正电子有限公司提供 粤ICP备12017312号-3
京公网安备11010802024621 - 本系统建议在Chrome、 IE9+ 以上版本浏览器阅读本站内容，360浏览器请切换至极速模式
- Cookies帮助我们提供服务并提供个性化体验。使用本网站，即表示您同意我们使用Cookies
