补充资料：等离子体与材料表面相互作用

等离子体与材料表面相互作用
plasma interaction with surface

　　等离子体与材料表面相互作用plasma interac-tion with Surface核聚变反应装置内从等离子体中逃逸出来的离子轰击材料表面，引起表面原子的溅射、材料表面起泡和剥落，以及等离子体沾污的现象。 表面原子溅射包括物理溅射和化学溅射两种。溅射产物可以是带电的粒子或中性的原子、分子、分子团和块体。其戮射产额Y(指每个入射离子溅射出的粒子数)依赖于入射离子的种类和能量。 物理城射入射粒子通过碰撞，交换给靶原子的能量足以克服靶原子间束缚力而使之逸出表面的现象。入射粒子将靶原子撞离表面所需要的最低能量称为溅射闽能_它县翔原子完面结合能凡和入射粉子乌职原子的原子质量比值Ml/从的函数。 当入射离子能量E较高(是溅射闻能的20倍以上)时，在靶内可以产生级联碰撞。在级联碰撞区内的反冲原子如果具有逸出表面的能量，就发生溅射。能量只高出溅射闭能几倍的入射离子，仅能产生1、2个(或几个)反冲原子。只有这些反冲原子发生在接近表面处，才有一定几率达到表面而逸出。 对于多组元材料，如合金、化合物等，表面溅射过程比较复杂，存在择优戮射。这是由以下因素造成的:①入射粒子与轻重原子碰撞所传递的能量不同，相应的轻重反冲原子的级联碰撞也不同。②轻重原子的点阵结合能不同，相应的溅射阑能也不相同。③离子束馄合表面组分和辐赚引起扩散和偏析，材料表层成分将发生变化，溅射量也就不同。④入射粒子辐照引起的微观结构变化，使得原子的溅射产额也不相同。例如，氛(D+)、氦(He+)离子轰击碳化钦(TIO，由于上述原因，碳原子溅射产额Yc远高于钦原子的溅射产额片，。 等离子体中逃逸离子的能量一般在0.1一3000keV，氛、氮、氦离子的物理溅射产额在10--”一10一原子/离子，如300 eV的氛离子轰击被(Be)、碳(C)、相(Mo)和钨(W)，其溅射产额分别为3.67X10一2，4 .0X10一2，2.4X10一3和0.165X10一3。 化学喊射入射粒子与靶原子发生化学反应，在表面产生不稳定的化合物而脱离表面的现象。大多数材料对于氮、氛(T+)、氦离子的化学溅射是不重要的。但是对于石墨和碳化物，如SIC和TIC，可能发生化学溅射，因为氢与碳能形成碳氢化合物CH‘。但化学溅射混合在物理溅射过程中，难以分离出化学溅射份额。 表面起泡和剥落材料表面在氮原子轰击下，当达到一定剂量后，会产生细小的气泡或表面起皮，称为表面起泡。对于晶态或非晶态的金属和低原子序数的陶瓷化合物，都能发生表面起泡。由于氖一氮聚变反应产生3.5兆电子伏的氦，在等离子体中热化后氦离子能量在10一10饱V。氦离子的轰击都能在表面层下形成氦浓度的峰值区，并形成大气泡。

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