利用D-D核反應(yīng)研究氘在鈀中的沉積行為.pdf

1、鈀(Pd)是一種非常重要的儲(chǔ)氫材料，具有較強(qiáng)的吸氫能力。鈀在氫同位素的分離過程中也起著非常重要的作用，它能夠制成透過膜用于氫與雜質(zhì)的分離以獲得高純度的氫。鈀還可以在儲(chǔ)氫材料的制備中作為氫化催化劑來提升其儲(chǔ)氫性能。因此，需要對(duì)氫同位素與鈀的相互作用，如氫、氘在鈀中的沉積行為（擴(kuò)散、吸附/解析附，表面復(fù)合等）進(jìn)行研究。
　　本工作將氘離子束注入鈀中，并利用氘離子誘發(fā)D-D核反應(yīng)的方法研究了氘在鈀中的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)濃度。實(shí)驗(yàn)首先將能量為14

2、-20keV/D的D+3強(qiáng)束注入鈀箔，同時(shí)監(jiān)測(cè)出射質(zhì)子產(chǎn)額，當(dāng)產(chǎn)額不隨注量發(fā)生變化時(shí)即認(rèn)為靶內(nèi)氘濃度達(dá)到飽和，通過質(zhì)子產(chǎn)額即可獲得靶內(nèi)動(dòng)態(tài)氘濃度；在每一次注入之后停束一段時(shí)間，利用能量為75keV/D的D+弱束誘發(fā)的D-D核反應(yīng)監(jiān)測(cè)停束后鈀靶中的靜態(tài)氘濃度。進(jìn)一步，根據(jù)氘在鈀靶中的擴(kuò)散、吸附/解吸附、表面復(fù)合等行為建立了理論模型，其中動(dòng)態(tài)氘濃度由注入達(dá)到飽和后的自由擴(kuò)散態(tài)氘濃度CD、非穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CA以及穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CT組成，且

3、靜態(tài)氘濃度為穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度CT。通過該模型計(jì)算了在各注入能量下鈀靶中三種類型的氘濃度的深度分布及其時(shí)間演化。結(jié)果表明：
　　(1)鈀靶中穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度（CT）存在飽和值(2.9±0.2)×1020/cm3，其原子密度之比nD/nPd為(0.42±0.03)at.％。
　　(2)注量~1017/cm2后，鈀靶中自由擴(kuò)散態(tài)氘濃度（CD）及非穩(wěn)定束縛態(tài)氘濃度（CA）達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，CD/CA約為1/600。當(dāng)停束后，該部分氘迅速