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技术资料

等离子体和表面的相互作用过程详解

  基本过程可分为两类。一类是导致轻杂质(氧、碳等)进入等离子体的机制;另一类是导致重(金属)杂质进入等离子体的机制。【等离子清洗机】至于工作气体,也经历了入射到壁、再释回等离子体的过程,一般称为气体循环。

  对于等离子体和表面相互作用的研究可分为两个方面。理论工作主要致力于对一些过程的理解。如对溅射、起泡、单极弧、气体循环、边界层等现象建立相应的物理模型,并试图在物理参量间给出定量关系。

  实验工作又可分为两类。

  一类是聚变堆中的某一过程的模拟,即以单能或多能的粒子或辐射入射到固体表面,测量这些基本过程在不同条件下的粒子产额(即释出粒子数比入射粒子数)。【等离子表面处理机】

  另一类实验工作是观察和研究在受控热核聚变研究装置中的表面过程。在这些实验中,经常用引入一些杂质或工作气体的同位素,以及改变固体表面材料等研究方法。

  在诊断方面,除了常规的等离子体诊断方法和光谱、质谱、激光散射、静电探针、高速照相以外,还专门发展了用可调频的染料激光得到荧光光谱来测量边界层的杂质原子密度。另一种被广泛采用的诊断方法是用表面物理诊断技术作实地测量。

  这种方法系把模拟壁的样品引入受控聚变实验装置内,待其接受了等离了体辐射的粒子后,送入与装置相连的分析室内,再用解吸、核反应以及俄歇谱仪、次级离子谱仪、软X线出势谱仪等表面分析仪器测量这些粒子的成分。

【等离子表面刻蚀】控制方法对受控热核聚变装置中等离子体和表面相互作用的研究目的是对这种作用进行控制,以减少其危害。已提出或已进行试验的控制方法很多,

主要有:

  ①反应室壁和孔阑材料的选择。

  ②反应室壁处理。例如放电清洗,喷镀活性金属。

  ③偏滤器。偏滤器用磁场来限制等离子体的位置。在附加线圈的电流磁场作用下,在某一磁分界面外的磁力线不闭合,而把等离子体引到一个偏滤室,带电粒子在此被中性化和抽走。偏滤器可用来减小等离子体和壁的相互作用并避免了固体孔阑。

④冷气体包层。即在高温等离子体和壁之间形成一层比较密的低温等离子体作为屏蔽,来减少它们之间的相互作用。

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