EAST装置中TZM材料基底表面硅化镀膜特性研究

文章研究了 EAST聚变装置中,在离子回旋(ICRF)和直流辉光(GD)两种放电辅助下氘化硅烷与氦的混合气体(10％SiD4+90％He)在第一壁钛锆钥合金(Titanium-zirconium-molybdenum,TZM)表面硅化镀膜的特性.实验结果表明,相同工作功率的ICRF辅助硅化,烘烤温度更高比烘烤温度低的样件表面沉积的硅膜均匀光滑.这可能是由于样件表面烘烤温度越高,越有利于表面物理吸附的杂质气体的释放,从而获得致密平整的硅膜.相同烘烤温度(60℃)的ICRF辅助硅化,工作功率由20 kW提升至40 kW,样件表面沉积的硅膜Si含量增加,且硅膜的膜层厚约1.5 nm.这是因为提高ICRF工作功率,有助于清除TZM样件表面的氧化物和其他化合物,可增加SiD4电离和沉积,显著提高Si/O和薄膜厚度.相同烘烤温度(160℃)下,GD辅助硅化比ICRF辅助硅化沉积的硅膜厚约3.0 nm.这可能是由于GD相比于ICRF工作气压更高,工作时间更连续均匀.以上研究为EAST中评估钼基壁材料表面硅化镀膜效果对等离子体性能的影响及其在未来和聚变装置中的应用提供了有力的数据支持及实验积累.