基于托卡马克装置内壁硼膜材料的制备及其性能研究

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>240 N/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。