含氦纳米膜的制备及其固氦特性研究

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1、Yt2t2103四川大学硕士学位论文专网川大学颀七学位论文含氦纳米膜的制备及其固氦特性研究核技术及应用专业研究生庞洪超指导教师郑思孝摘要开展储氚材料中氦行为的研究，无论在军事领域还是在和平利用核能领域都有着十分重要的意义。离子束辅助磁控He、Ar共溅射沉积方法，具有使常规体材既纳米化又同时掺He的特色。本文通过此方法制备了纳米晶含氦Ti膜及LaNiAl膜。研究了实验参数对膜的结晶情况及氦含量的影响，并进一步研究含氦纳米晶Ti膜室温下氦的保持、释放情况。实验过程中分别采用了x射线衍射(XRD)研究膜的结晶情况及晶粒大小，质子背散射(PBS)测量膜中氦含量及

2、其分布，原子力显微镜(AFM)观察薄膜的微观表面形貌，透射电镜(TEM)观察膜中氦的存在状态、位置及晶粒大小，热解吸谱(TDS)研究膜中氦的存在位置，中子衍射测量氦在LaNiAl膜中的占位。研究结果表明：(1)通过改变低的P．，分压、P。／P．，分压比、衬底温度等参数，获得了晶粒尺寸7．2nm一44．2nm，He／Ti原子比58．O％一11．6％的纳米晶钛膜。(2)含氦纳米晶钛膜具有良好的储He性能，晶粒9．9rim一44．2nm、He／Ti原子比48．3％至13．3％的含氦膜在室温存放12个月后He保持量在93．4％至42．6％之间。(3)纳米钛膜中，

3、氦进入晶胞后使得纳米晶粒细化并引起晶胞参数改变，其C轴增加[(002)面峰位向小角度移动]而a轴[(100)晶面蜂位不变]不变，同时存在氦阻碍晶粒变大的抑制效应。(4)He／Ti原子比22．9％的纳米品饮膜仍具有体材一样的储氢能力，吸H网川大学硕士学位论文后引起He原子在晶格中的占位变化或I{e。一V中n的变化，He释放峰具有向低温移动的新特点。(5)决定纳米结晶LaNiAI膜的含He量和He位置的关键因素是靶材的品质，弧放电P。P。／P．，分压比及衬底温区。(6)30℃～220℃和305℃～325℃的两不同温区，2．8≤甩／艮≤8，皆可获得He／LaN

4、iAI原子比5．7％-13．8％的结晶含氦膜；中温膜He以单一的He。一V存在，且He优先占位坐标为(0．38，0．44，0．50)；而自然温升膜He位置更复杂。本文的价值在于证明了一定纳米尺度范围内的纳米晶Ti膜及LaNiAI膜材料具有固氦、储氢能力，扩拓了体材纳米化时的晶粒控制又同时掺He的新路，奠定了深入研究纳米晶Ti膜及纳米晶LaNiAI膜类储氢材料固氦能力及机理的基础。关键词：磁控溅射、纳米晶钛膜、纳米晶LaNiAl膜、晶粒大小、含氦量、He位置II四川大学硕士学位论文Preparationofhelium-charagednanocrysta

5、llinefilmandstudyofitsheliumstoragecharacteristicMajorNucleartechnologyandapplicationGraduateHongchaoPangAdvisorSixiaoZhengAbstractItisveryimportanttostudythebehaviorofheliuminthetritiatedmaterialsforthefieldnotonlyofmilitarybutalsoofnuclearenery．Auniquefeatureofthemagnetronsputt

6、eringinaHe／Armixturemmosphereisthatnanocrystallinefilmwithheliuminsidelikebodymaterialcanbeobtained．NanocrystallinetitaniumfilmscontainingheliumandLaNiAlfilmshavebeendepositedbythismethodinthisthesis．CrystallizationandheliumcontentintheTiandLaNiAIfilmswithchangingexperimentalpara

7、meterswerestudiedandthestorageandreleaseofheliuminTifilmsfurtherstuded．CrystallizationandgrainsizeofHe-containedTifilmweredeterminedbyX—raydiffraction(xRD)；Heliumcontentanditsdistributionweremeasuredbyprotonbackscattering(PBs)；Morphologyofthefilmswasobservedbyatomicforcemicroscop

8、e(AVW0；Existancoofheliumanditslocationin