谢 俊 范红玉 罗一语 杨秀园 覃纪英 李园园 牛金海

（大连民族大学辽宁省等离子体技术重点实验室 大连116600）

在氘氚聚变堆中低能、大流强的离子辐照会导致面向等离子体材料的损伤、性能下降，严重危害聚变装置的稳定性和可靠性。金属钨（W）被认为是未来国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）中最有前景的面向等离子体材料之一。大量研究表明，H及其同位素极易在W中滞留，导致W材料发生表面肿胀、起泡等现象［1−5］。H是质量数最小的原子，因此极易在材料中扩散。在辐照过程中，大量H原子扩散在W材料中，可以被W中缺陷位捕获，或在W中空位处形成H分子，大量H分子的聚集会在W中形成H泡，是造成H及其同位素滞留的主要过程。H泡的特征及破裂行为与W材料的微观结构和掺杂材料的性质密切相关。模拟结果表明：气泡的迁移、合并以及超高内压是气泡生长并导致气泡破裂的主要驱动力［6−7］。H、D、T在W材料上的溅射阈值分别为477 eV、209 eV、136 eV［8］，研究表明：溅射阈值［9］与入射离子质量和W的表面结合能成反比。但是在低于溅射阈值能条件下仍然观察到W材料表面的刻蚀过程，因此很有必要研究低能H离子辐照诱导的W材料表面微结构演变过程。

本文采用扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）分析了130 eV H等离子体束辐照后W材料表面同一位置上的形貌演变过程，同时采用导电原子力显微镜（Conductive Atomic Force Microscope，CAFM）、能 谱 仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）和纳米压痕等表征分析了低能氢离子辐照导致的W材料表面损伤行为。研究表明：低能H离子束辐照导致了W材料发生了周期性的微结构演变过程，W表面不稳定的损伤层形成是导致W材料发生刻蚀的主要原因。……