Publication: Применение спектроскопии рассеяния протонов кэВных энергий для анализа осаждения тонких слоёв лития на вольфрам
Аннотация
Одной из важных задач на пути к управляемому термоядерному синтезу является контроль воздействия потоков частиц и излучений на обращённые к плазме элементы (ОПЭ) термоядерных установок (ТЯУ). Такое воздействие ведёт к эрозии и переосаждению материалов первой стенки и дивертора. Так как процессы взаимодействия плазмы с поверхностью самосогласованны, то эрозия поверхности может повлиять на параметры пристеночного слоя плазмы и на работоспособность установок в целом. Таким образом, возникает задача контроля наличия и толщины осаждённых на ОПЭ слоёв. В современных ТЯУ в качестве материала ОПЭ будет применяться комбинация из лёгких (бериллий, бор, литий) и тяжёлых (вольфрам) элементов. Ранее было показано, что в частном случае слоёв элементов с сильно различающейся атомной массой спектроскопия протонного рассеяния может быть применена для анализа толщины поверхностной плёнки с монослойным разрешением При этом данная методика может быть реализована в виде малогабаритного встраиваемого зонда, что делает её перспективной в применении к in situ анализу процессов эрозии/переосаждения материалов ОПЭ в ТЯУ. Целью данной работы является исследование возможностей анализа осаждения и модификации тонких плёнок лёгких элементов (на примере лития) на тяжёлую подложку (вольфрам) с помощью данной методики. В результате работы проведён литературный обзор по современных кандидатным материалам ТЯУ, а также существующим методам их in situ диагностики. На установке «Большой масс-монохроматор «МИФИ» проведено осаждение тонких слоёв лития на вольфрам за счёт термического испарения при одновременной диагностике толщины по малоугловому рассеянию протонов с начальной энергией 25 кэВ, показана высокая чувствительность методики к наличию и толщине литиевой плёнки на поверхности вольфрама. Также показана чувствительность методики к изменению среднего атомного номера на поверхности за счёт химического взаимодействия лития с остаточными газами в среднем вакууме. Проведена оценка зарядовой фракции водорода, отражённого от лития после длительной выдержки в вакууме. В работе представлены описания, схемы и фотографии спроектированных экспериментальных устройств, результаты пуско-наладочных работ и экспериментов. Результаты являются новыми.
Описание
Уровень образования: магистратура; Код направления/специальности: 16.04.02; Группа: М18-208
Ключевые слова
ВКР , Выпускная квалификационная работа
Цитирование
Ефимов, Н. Е. Применение спектроскопии рассеяния протонов кэВных энергий для анализа осаждения тонких слоёв лития на вольфрам : Выпускная квалификационная работа, магистратура, 16.04.02 / Н. Е. Ефимов ; рук. работы Синельников Дмитрий Николаевич, 2020