硼化技術,采用硼氫化合物如乙硼烷(B2H6)、十硼烷(B10H14)或有機硼化物如B(CH3)3作為硼源,以等離子體化學氣相沉積的方式在相應的基體材料內壁上生長一層硼膜。從而可有效抑制內壁金屬雜質和氧、碳雜質逸出,有效降低等離子體放電能量損失,顯著改善托卡馬克的放電性能。
雜質離子可使等離子體的能量過度損失
對等離子體雜質離子進行抑制、吸附,獲得高純等離子體,是實現(xiàn)受控熱核聚變必須解決的重大問題之一。 核聚變裝置物理實驗中, 高溫等離子體與壁相互作用, 使得腔壁釋放各種雜質進入等離子體中, 造成等離子體能量的巨大損失。在核聚變真空腔室內壁生長硼膜,可有效抑制金屬雜質和氧、碳雜質逸出,有效降低等離子體放電能量損失,大大改善等離子性能。這種保護方法的發(fā)展形成了一種稱為硼化技術。
左上:硼化過程 右上:硼膜實現(xiàn)腔壁全覆蓋 左下:硼膜/基底致密結構 右下:硼膜成分分析
目前已實現(xiàn)穩(wěn)定為新奧EXL50聚變裝置內部進行硼化處理。
a)膜層厚度可達100-300nm
b)沉積速率0.6nm/min-5nm/min可控
c)無脫落現(xiàn)象,結合力>240N/m