在科技部國家磁約束核聚變能發(fā)展研究專項和中國科學院合肥物質科學研究院等離子體物理研究所科研基金的支持下，低溫等離子體應用研究室邵大冬博士、李家星博士和日本靜岡大學科研人員合作，在聚變裝置第一壁硼化膜涂層除雜研究方面取得新進展，相關科研成果發(fā)表在聚變材料領域期刊《核材料雜志》（Journal of Nuclear Materials, DOI: 0.1016/j.jnucmat.2014.10.097）上。

　　在受控核聚變實驗中，干凈而良好的壁狀態(tài)是取得高品質等離子體的必要條件之一。而等離子體中的雜質可以導致聚變能量的損失，從而限制等離子體向高溫高參數(shù)方向發(fā)展。在聚變裝置中，等離子體與面向等離子體第一壁之間的相互作用，是等離子體雜質的主要來源。通過在第一壁材料表面進行硼化處理可以顯著改善等離子體的品質，提高等離子體的約束性能。

　　科研人員利用原位氣相沉積技術，在內真空室第一壁材料表面沉積了硼膜，并通過改變原料配比，研究了在不同含量和組分條件下雜質在硼膜中的化學態(tài)。研究表明，在硼膜中碳、氧雜質的化學態(tài)高度依賴于雜質含量和組成，注入的高能氘離子可以被碳氧雜質捕獲，并以D2O和CDx的形式脫附，同時高能氘離子的注入和脫附導致了硼膜的重構。該研究成果為理解硼膜的除雜機制提供了參考依據(jù)。

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　　圖1. 在70 % B (A, C)和50 % B (B, D)硼膜中碳的化學態(tài)。XPS譜圖按照碳含量排列，碳含量從上而下依次升高。

圖2. 在70 % B (A, C)和50 % B (B, D)硼膜中氧的化學態(tài)。