Зависимость коэффициента распыления от энергии и угла падения бомбардирующей частицы. Энергетический спектр и средняя энергия распыленных частиц на примере мишени из вольфрама

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Дан обзор функциональных зависимостей для описания свойств атомных частиц, распыленных при ионной бомбардировке поверхности твердого тела. Рассмотрена зависимость коэффициентов распыления от энергии и угла падения бомбардирующей частицы. Приведены энергетические спектры и средние энергии распыленных частиц. На примере мишени из вольфрама и изотопов водорода в качестве снарядов предложены формулы для расчета рассматриваемых величин. Эти данные необходимы для оценки поступления распыленных атомов вольфрама в качестве примеси в горячую плазму с использованием транспортных кодов. При концентрации примеси вольфрама более критической невозможно осуществить управляемую термоядерную реакцию с планируемым энергетическим выходом в токамаке-реакторе ИТЭР. Коэффициенты распыления также играют важную роль при моделировании поступления примесей в плазменные установки в результате взаимодействия атомов водородного топлива с материалами дивертора и первой стенки.

Об авторах

П. Ю. Бабенко

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Автор, ответственный за переписку.
Email: babenko@npd.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. С. Михайлов

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: babenko@npd.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. П. Шергин

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: babenko@npd.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Н. Зиновьев

Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе

Email: babenko@npd.ioffe.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Mikhailov V.S., Babenko P.Yu., Shergin A.P., Zinoviev A.N. // Plasma Physics Reports. 2024. V. 50. № 1. P. 23. doi: 10.1134/S1063780X23601682
  2. Field A.R., Casson F.J., Fajardo D., Angioni C., Challis C.D., Hobirk J., Kappatou A., Kim Hyun-Tae, Lerche E., Loarte A., Mailloux J. // Nucl. Fusion. 2023. V. 63, P. 016028. doi: 10.1088/1741-4326/aca54e
  3. Pütterich T., Fable E., Dux R., O’Mullane M., Neu R., Siccinio M. // Nucl. Fusion. 2019. V. 59 № 5. P. 056013. doi: 10.1088/1741-4326/ab0384
  4. Loarte A., Pitts R.A., Wauters T., Nunes I., Köchl F., Polevoi A.R., Kim S.-H., Lehnen M., Artola J., Chen L., Pinches S.D., Bai X., de Vries P., Carvalho I., Dubrov M., Gribov Y., Schneider M., Zabeo L. // ITER Technical Report. ITR-24-004. 2024.
  5. Pitts R.A., Bonnin X., Escourbiac F., Frerichs H., Gunn J.P., Hirai T., Kukushkin A.S., Kaveeva E., Miller M.A., Moulton D., Rozhansky V., Senichenkov I., Sytova E., Schmitz O., Stangeby P.C., De Temmerman G., Veselova I., Wiesen S. // Nucl. Mater. Energy. 2019. V. 20, P. 100696. doi: 10.1016/j.nme.2019.100696
  6. Gao B., Ding R., Xie H., Zeng L., Zhang L., Wang B., Li Ch., Zhu D., Yan R., Chen J. // Fusion Eng. Des. 2020. V. 156, P. 111616. doi: 10.1016/j.fusengdes.2020.111616
  7. Guterl J., Bykov I., Ding R., Snyder P. // Nucl. Mater. Energy. 2021. V. 27, P. 100948. doi: 10.1016/j.nme.2021.100948
  8. Behrisch R., Eckstein W. Sputtering by Particle Bombardment. Berlin: Springer, 2007. doi: 10.1007/978-3-540-44502-9
  9. Михайлов В.С., Бабенко П.Ю., Шергин А.П., Зиновьев А.Н. // ЖЭТФ. 2023. Т. 164. В. 3. С. 478. doi: 10.31857/S004445102309016X
  10. Ziegler J.F., Biersack J.P. SRIM. http://www.srim.org.
  11. Экштайн В. Компьютерное моделирование взаимодействия частиц с поверхностью твердого тела. М.: Мир, 1995.
  12. Bohdansky J. // Nucl. Instr. Meth. B. 1984. V. 2. № 1–3. P. 587. doi: 10.1016/0168-583X(84)90271-4
  13. Falcone G., Gullo F. // Phys. Lett. A. 1987. V. 125. № 8. P. 432. doi: 10.1016/0375-9601(87)90178-2
  14. Yamamura Y., Tawara H. // At. Data Nucl. Data Tables. 1996. V. 62. № 2. P. 149. doi: 10.1006/adnd.1996.0005
  15. Sigmund P. // Phys. Rev. 1969. V. 184. № 2. P. 383. doi: 10.1103/PhysRev.184.383
  16. Фальконе Д. // УФН. 1992. Т. 162. В. 1. С. 71. doi: 10.3367/UFNr.0162.199201c.0071
  17. Wilson W.D., Haggmark L.G., Biersack J.P. // Phys. Rev. B. 1977. V. 15. № 5. P. 2458. doi: 10.1103/PhysRevB.15.2458
  18. Eckstein W., Garcia-Rosales C., Roth J., Ottenberger W. Sputtering Data. IPP report 9/82, Garching: IPP, 1993.
  19. Eckstein W., Preuss R. // J. Nucl. Mater. 2003. V. 320. № 3. P. 209. doi: 10.1016/S0022-3115(03)00192-2
  20. Eckstein W. // Vacuum. 2008. V. 82. № 9. P. 930. doi: 10.1016/j.vacuum.2007.12.004
  21. Бабенко П.Ю., Михайлов В.С., Шергин А.П., Зиновьев А.Н. // ЖТФ. 2023. Т. 93. В. 5. С. 709. doi: 10.21883/JTF.2023.05.55467.12-23
  22. Томпсон М.У. // УФН. 1988. Т. 156. В. 3. С. 513. doi: 10.3367/UFNr.0156.198811d.0513
  23. Wahl M., Wucher A. // Nucl. Instr. Meth. B. 1994. V. 94. № 1–2. P. 36. doi: 10.1016/0168-583X(94)95655-3
  24. Kittel C. Introduction to Solid State Physics. 8th edition. N.Y.: Wiley, 2005.
  25. Eckstein W. Calculated Sputtering, Reflection and Range Values. IPP report 9/132. Garching : IPP, 2002.
  26. Falcone G. // Phys. Rev. B. 1988. V. 38. № 10. P. 6398. doi: 10.1103/PhysRevB.38.6398
  27. Бабенко П.Ю., Михайлов В.С., Зиновьев А.Н. // Письма в ЖТФ. 2024. Т. 50 В. 12. С. 3. doi: 10.61011/PJTF.2024.12.58055.19851
  28. Stuart R.V., Wehner G.K. // J. Appl. Phys. 1962. V. 33. № 7. P. 2345. doi: 10.1063/1.1728959
  29. Somogyvari Z., Langer G.A., Erdelyi G., Balazs L. // Vacuum. 2012. V. 86. № 12. P. 1979. doi: 10.1016/j.vacuum.2012.03.055
  30. Wu Sh.-M., van de Kruijs R., Zoethout E., Bijkerk F. // J. Appl. Phys. 2009. V. 106. № 5. P. 054902. doi: 10.1063/1.3149777
  31. Bohdansky J., Roth J., Bay H.L. // J. Appl. Phys. 1980. V. 51. № 5. P. 2861. doi: 10.1063/1.327954

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024