基于托卡马克装置内壁硼膜材料的制备及其性能研究

• 作者: 田小让 赵鑫 赵冠超 高志开 韩培德
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 硼膜 生长规律 制备工艺 抑制性能
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 材料化学工程与纳米技术
• 页码范围: 2413-2422
• 页数: 9页
• 分类号: TQ013
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200025

摘要

在真空腔室内壁生长硼膜是托卡马克装置至关重要的壁处理技术。自主搭建了球形辉光放电真空室，选用乙硼烷为硼源，采用等离子体化学气相沉积(PECVD)法在真空室内壁成功制备出硼膜。扫描电镜和结合力测试表明：制备出的硼膜结构致密，覆盖完整，结合力良好，膜层的结合力>240N/m。同时系统研究了乙硼烷浓度、气压、电流密度和温度对硼膜生长的影响规律，并得出了室温条件下，乙硼烷浓度1%~2%，气压在5~10Pa，电流密度4.7~6.2μA/cm2的最佳制备工艺。通过残余气体分析仪(RGA)检测腔室内残余气体压力，进而研究硼膜对杂质的抑制性能。结果表明：硼化后腔室内残余气体H2O、CO2、CO和O2的分压明显降低，比硼化前分别降低了200%，400%，200%和10%。结合腔室残余气体的分压结果和硼膜成分的X射线光电子能谱分析(XPS)，推测出硼膜对杂质的抑制机理。