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低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究

郭龙婷 孙继忠 黄艳 刘升光 王德真

低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究

郭龙婷, 孙继忠, 黄艳, 刘升光, 王德真
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  • 采用分子动力学方法对低能(0.5–50.0 eV)氢粒子 与钨表面的相互作用进行了模拟研究.研究发现, 当氢粒子垂直入射, 能量为0.5–20.0 eV时, 粒子滞留在钨内部的概率急速增加, 在整个模拟能量区间内, 发生反射过程的概率逐渐减少, 但反射过程始终占主导. 改变粒子的入射角度, 在某些能量范围内滞留概率虽有所增加, 但氢原子被反射现象仍然占主导. 通过进一步观察低能氢粒子在钨块内的入射深度和能量变化, 计算出其在钨块中的能量沉积分布. 这些结果对理解聚变反应中 钨材料的选用优势以及氢或氢同位素滞留有重大意义. 此外, 在所研究的能量范围内, 分子动力学方法的模拟结果与以二体理论为基础的TRIM程序的模拟结果之间有明显差异, 说明传统的二体碰撞理论不能很好地描述低能碰撞问题.
    • 基金项目: 国际热核聚变实验堆计划(批准号: 2013GB107003, 2013GB109001)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB832901) 和中央高等学校基本科研基金(批准号: DUT13ZD102)资助的课题.
    [1]

    Kaufmann M, Neu R 2007 Fusion Eng. Des. 82 521

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    Doerner R P 2007 J. Nucl. Mater. 363–365 32

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    Shu W M, Wakai E, Yamanishi T 2007 Nucl. Fusion 47 201

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    Liu Y L, Lu W, Gao A Y, Gui L J, Zhang Y 2012 Chin. Phys. B 21 126103

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    Stangeby P C 2000 The Plasma Boundary of Magnetic Fusion Devices (London: Nicki Dennis) p111

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    Yang Z S, Xu Q, Hong R J, Li Q, Luo G N 2010 Fusion Eng. Des. 85 1517

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    Li X C, Gao F, Lu G H 2009 Nucl. Instrum. Meth. B 267 3197

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    Li S Y, Sun J Z, Zhang Z H, Liu S G, Wang D Z 2011 Acta Phys. Sin. 60 057901 (in Chinese) [李守阳, 孙继忠, 张治海, 刘升光, 王德真 2011 物理学报 60 057901]

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    [20]

    Brenner D W 1990 Phys. Rev. B 42 9458

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    Zhou H B, Liu Y L, Jin S, Zhang Y, Luo G N, Lu G H 2010 Nucl. Fusion 50 025016

    [22]

    Adelman S A, Doll J D 1976 J. Chem. Phys. 64 2375

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    Heinola K, Ahlgren T 2010 J. Appl. Phys. 107 113531

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    Frauenfelder R 1969 J. Vac. Sci. Technol. 6 388

  • [1]

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-26
  • 修回日期:  2013-08-23
  • 刊出日期:  2013-11-05

低能氢粒子沿不同角度轰击钨(001)表面的反射概率及入射深度分布的分子动力学研究

  • 1. 大连理工大学物理与光电工程学院, 大连 116024
    基金项目: 

    国际热核聚变实验堆计划(批准号: 2013GB107003, 2013GB109001)、国家重点基础研究发展计划(批准号: 2010CB832901) 和中央高等学校基本科研基金(批准号: DUT13ZD102)资助的课题.

摘要: 采用分子动力学方法对低能(0.5–50.0 eV)氢粒子 与钨表面的相互作用进行了模拟研究.研究发现, 当氢粒子垂直入射, 能量为0.5–20.0 eV时, 粒子滞留在钨内部的概率急速增加, 在整个模拟能量区间内, 发生反射过程的概率逐渐减少, 但反射过程始终占主导. 改变粒子的入射角度, 在某些能量范围内滞留概率虽有所增加, 但氢原子被反射现象仍然占主导. 通过进一步观察低能氢粒子在钨块内的入射深度和能量变化, 计算出其在钨块中的能量沉积分布. 这些结果对理解聚变反应中 钨材料的选用优势以及氢或氢同位素滞留有重大意义. 此外, 在所研究的能量范围内, 分子动力学方法的模拟结果与以二体理论为基础的TRIM程序的模拟结果之间有明显差异, 说明传统的二体碰撞理论不能很好地描述低能碰撞问题.

English Abstract

参考文献 (24)

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