Послойный анализ водорода в конструкционных материалах на основе спектроскопии отраженных электронов

• Автор: Батраков, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Взаимодействие плазмы с «первой» стенкой термоядерного реактора, методы исследования углеводородных пленок

1.1. Взаимодействие плазмы с «первой» стенкой термоядерного реактора

1.2. Методы исследования углеводородных пленок

1.3. Спектроскопия отраженных электронов

Глава 2. Получение углеводородных пленок и методы их исследования на основе спектроскопии отраженных электронов

2.1. Получение углеводородных пленок

2.2. Реализация метода СОЭ на «Электронном стенде» кафедры ОФиЯС

2.2.1. Общее описание «Электронного стенда» кафедры ОФиЯС

2.2.2. Вакуумная система

2.2.3. Измерительная система
2.2.4. Модернизация «Электронного стенда» кафедры ОФиЯС
2.2.5. Особенности проведения экспериментов
2.3. Реализация метода СОЭ с помощью модуля электронно-ионной спектроскопии на базе платформы Нанофаб 25
2.3.1. Общая схема модуля электронно-ионной спектроскопии на базе платформы Нанофаб 25
2.3.2. Вакуумная система
2.3.3. Спектрометр характеристических потерь
2.3.4. Электронные пушки
2.3.5. Демонстрация энергетического разрешения модуля ЭИС
2.3.6. Подготовка исследуемых образцов в аналитической камере и проведение исследований

2.4. Статистическое моделирование рассеяния электронов
2.4.1. Спектроскопия упругоотраженных электронов
2.4.2. Моделирование рассеяния частиц методом Монте-Карло
2.4.3. Свойства углеводорода
Глава 3. Результаты моделирования и экспериментальные спектры упругоотраженных электронов от углеводородных пленок
3.1. Введение
3.2. Влияние угла падения электронного пучка на спектр упругоотраженных электронов
3.3 Влияние стехиометрического коэффициента водорода на спектр упруготраженных электронов
3.4. Влияние неоднородности распределения водорода по глубине на спектр упругоотраженных электронов
3.5. Пики упругоотраженных электронов от водорода и дейтерия
3.6. Влияния на формы пика упругоотраженных электронов многократного упругого рассеяния
Глава 4. Обработка экспериментальных данных. Определение послойного профиля водорода в слое углеводорода
4.1. Введение
4.2. Метод определения послойного профиля водорода в слое углеводорода
4.3. Послойные профили водорода
Заключение
Библиографический список
Список публикаций по теме диссертации

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования
Исследования взаимодействия изотопов водорода с различными' конструкционными материалами проводятся на протяжении многих лет. Накопление водорода в магистральных трубопроводах приводит к охрупчиванию труб, что является причиной аварий, наиболее часто встречающихся на газо- и нефтепроводах. Изучение взаимодействия водорода с различными материалами является основной задачей водородной энергетики. В последнее время интерес к взаимодействию изотопов водорода с различными конструкционными материалами связан с проблемами, возникающими в управляемом термоядерном синтезе. Основными компонентами термоядерной плазмы являются изотопы водорода - дейтерий и тритий, а так же продукты термоядерной реакции.
Наиболее подверженный влиянию плазмы элемент, в создаваемом экспериментальном термоядерном реакторе ИТЭР, является дивертор. Под воздействием плазмы будет происходить распыление защитных пластин дивертора, содержащих углерод. В результате на поверхности камеры реактора, в щелях и откачных патрубках будут образовываться углеводородные пленки. Для. исследования процесса образования; а также самих углеводородных пленок созданы плазмогенераторы, моделирующие процессы взаимодействия плазмы с материалами «первой' стенки» термоядерных реакторов. Послойный анализ концентрации изотопов водорода в «первой стенке» позволяет определить количество накопленного радиоактивного трития. Стоит отметить, что дейтерий и тритий являются исходными компонентами для термоядерной реакции. Использование в качестве топлива Не в настоящее время затруднительно, однако в этом случае необходимость в использовании дейтерия сохраняется.
Существует ряд методов позволяющих детектировать изотопы
водорода, такие как метод ядерных реакций, метод быстрых атомов отдачи и

На рис. 2.1 представлена схема экспериментальной установки Р81-2, которая имитирует процессы в термоядерном реакторе. Внутренняя трубка нагревается плазмой до соответствующей температуры. Таким образом, избегается потеря углеводородов во внутренних холодных стенках. Метан, как и дополнительное количество водорода, вводится с целью увеличения давления до 1 Па.
Квадрупольный масс-спектрометр
Рис. 2.1. Схема экспериментальной установки Р81-2 [61]
Длина, см
Рис 2.2. График измеренного коэффициента перепыления [61]