Дипломная работа: Использование установки ДСМ-2 для моделирования поведения первых зеркал в термоядерном реакторе ИТЕР
Зависимость общего привеса от полного флюенса ионов дейтериевой плазмы для двух аморфных зеркал можно увидеть на рис.3.11. Видно, что оба образца ведут себя одинаково, и вес растет пропорционально полному ионному флюенсу.
Из данных результатов видно, что аморфные сплавы, содержащие гидридообразующие элементы, поглощают дейтерий, хоть и в разной степени.
Целью дальнейших экспериментов, в которых я принимал непосредственное участие, стала проверка поглощения аморфными сплавами дейтерия, при отсутствии в нем гидридообразующих компонент.
2.4 Методика и проведение эксперимента
2.4.1 Рабочий цикл. Данные эксперимента для образцов из меди и нержавеющей стали
Перед экспериментом производится установка образца в держатель. Держатель с образцом помещается в шлюзовую камеру, которая откачивается форвакуумным насосом до давления 3-4 мВ по шкале вакуумметра ВИТ-1. Параллельно со шлюзовой камерой откачивается камера магнитной ловушки до давления ~ 10-5 торр. После предварительной откачки шток с образцом вводится в камеру через скользящее уплотнение, так, что образец оказывается в потоке плазмы, вытекающем из магнитной ловушки вдоль силовых линий. Производится откачка камеры на высокий вакуум – (2-3)´10-6 торр, одновременно с откачкой в камере зажигается СВЧ-разряд, с целью обезгаживания стенок камеры. Контроль и измерения вакуума ведутся с помощью вакуумметра ВИТ-1. По достижении необходимого вакуума, в камеру из баллона напускается дейтерий. Напуск производится при помощи пьезонатекателя до рабочего давления (7-8) ´ 10-6 торр.
Затем в камере зажигается СВЧ ЭЦР разряд. Экспозиция проводилась с двумя разными энергиями потока ионов: низкая энергия (ускоряющее напряжение – 60 эВ) и высокая энергия (1 кэВ). Измерение напряжения и тока на образец производится с помощью вольтметра и миллиамперметра. После экспозиции образец извлекается из вакуумной камеры и взвешивается. Измерения массы производятся на равноплечих весах ВЛР-2 с точностью до 20 мкг. Из нескольких измерений вычисляется среднее значение Δm.
Перед основным экспериментом с аморфными зеркалами, производился вывод установки на рабочий режим. Проверка рабочих параметров осуществлялась посредством стандартной совместной тестовой экспозиции двух зеркал – медь и нержавеющая сталь.
Перед экспозицией были измерены начальные массы m0 : m0 (Cu) = 8,507205г, m0 (SS) = 6.481005г. Бомбардировка проводилась при плотности тока на образец j=6.3∙1015 мА/см2 и ускоряющем напряжении 1 кэВ в течение 30 минут. После экспозиции зеркала повторно взвешивались и вычислялась Δm.
Δm(Сu) = 845∙10-6 г, Δm(SS) = 270∙10-6 г.
По измеренному току и времени экспозиции вычисляется флюенс ионов, полученный образцом, в пересчете на ед. площади:
Di = Ni ´t = j (А/см2 )´6,25´1018 (e/сек.)´t (сек) (3.4)
В нашем случае поток ионов на поверхность образца равнялся
Ni = 0.26∙1018 (ион/см2 с).
Таким образом флюенс ионов дейтерия на образец
Di = 3.12∙1020 (ион/ см2 с)
Количество распыленных в течение экспозиции атомов с ед. поверхности
(ат./см2 ) (3.5)
где Dm – потеря массы, mат – масса атома данного элемента.
Для медного зеркала и нержавеющего зеркала:
(Сu) = 0.15∙1021 (ат/см2 ),
(SS) = 0.34∙1020 (ат/см2 ) (3.5а)
Коэффициент распыления вычислялся как отношение количества вылетевших частиц к количеству упавших:
(3.6)
Для меди Y(Cu) = 0.4, для нержавеющей стали Y(SS) = 0.1.
Данные величины соответствуют типичным КР для меди и нержавейки в условиях достаточных для проведения стандартного эксперимента.
Результаты экспериментов представлены в табл. 2.
Табл.2 Результаты экспериментов для Cu и SS
| Cu | SS |
| Di = 3.12∙1020 (ион/см2 с) | Di = 3.12∙1020 (ион/см2 с) |
| Δm = 845∙10-6 г | Δm = 270∙10-6 г |
| Y = 0.4 | Y = 0.1 |