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纳米晶lanial膜的固氦能力及其He在晶格中的占位研究

纳米晶LaNiAl膜的固氦能力及其He在晶格中的占位研究

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2006全国荷电粒子源、粒子束学术会议

作者：郑思孝范瑛谭云周德惠廖彬庞洪超宋应民段艳敏廖小东刘仲阳李天富刘蕴韬李峻宏孙凯四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室中国工程物理研究院结构力学研究所中国工程物理研究院结构力学研究所中国工程物理研究院结构力学研究所中国工程物理研究院结构力学研究所四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川大学原子能科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室中国原子能科学研究院核物理所中子散射实验室中国原子能科学研究院核物理所中子散射实验室中国原子能科学研究院核物理所中子散射实验室中国原子能科学研究院核物理所中子散射实验室

具有使常规体材既纳米化又同时渗He的特色的离子束辅助磁控He、Ar共溅射沉积方法,已经用于沉积纳米晶lanial含氦膜和含氦粉。XRD、PBS,充放H2实验表明: 决定纳米结晶lanial膜的含He量和He位置的关键因素是靶材的品质,最低弧放电PAr,PHe... 详细信息

具有使常规体材既纳米化又同时渗He的特色的离子束辅助磁控He、Ar共溅射沉积方法,已经用于沉积纳米晶lanial含氦膜和含氦粉。XRD、PBS,充放H2实验表明: 决定纳米结晶lanial膜的含He量和He位置的关键因素是靶材的品质,最低弧放电PAr,PHe／PAr分压比及衬底温区。315℃温区,PHe／PAr为2．8及8,获得He／lanial 原子比10．9％、13．3％的两种结晶含氦膜,其储He、H2能力为LaNi3．2Al2．1He0．87H2.94、 LaNi6．2Al1．2He1.03H2．74;释H2后,含氦膜仍保持其储He能力,分别为LaNi3Al1．6He0.72, LaNi6.2Al1.25He0.99;热解析表明LaNi4.0Al1.3He0.65中He以单一的Hen-V存在,含氦粉 LaNi4．0Al1.0He0．48中子衍射首次证明He优先占位坐标为(0．38,0．44,0．50)存在于晶格中。

关键词：纳米晶lanial膜氦原子氦量保持中子衍射

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含氦纳米膜的制备及其固氦特性研究

含氦纳米膜的制备及其固氦特性研究

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作者：庞洪超四川大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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-44.2nm，He／Ti原子比58.0％-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9.9nm-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，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)晶面峰位不变]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％的纳米晶钛膜仍具有体材一样的储氢能力，吸H后引起He原子在晶格中的占位变化或He-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lanial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≤P／P≤8，皆可获得He／lanial原子比5.7％-13.8％的结晶含氦膜;中温膜He以单一的He-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lanial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lanial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

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