نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای،

2 پژوهشکده فیزیک و شتابگرها- پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای

چکیده

در این مقاله، مطابق با محاسبات نظری، یک طراحی برای افزایش چگالی دوتریوم در تیتانیوم بیش از مقدار اولیه آن ارائه شده است. در این طرح از پلاسمای دوتریوم برای غنی‎سازی استفاده می‎شود. هدف غنی‏سازی، دیسکی از جنس مس که پوششی از تیتانیوم بر روی آن انباشت شده است، می‎باشد. به‎منظور کاشت یون دوتریوم در این هدف، دیسک موردنظر در پلاسمای دوتریوم غوطه‎ور می‎شود. هدف به یک مدولاتور پرقدرت متصل و تحت تاثیر پالس‎های ولتاژ منفی آن می‎باشد. در هنگام اعمال پالس‎های منفی، یون‏های دوتریوم به سمت هدف شتاب گرفته و در آن نفوذ کرده و کاشت می‎شوند. به‏دلیل ضریب پخش کم در محیط تیتانیوم، یون‎های فرودی به سرعت به داخل منتشر نمی‏شوند، در نتیجه در آغاز فرآیند کاشت، در نزدیکی سطح هدف انباشته می‎شوند. معادله انتشار، توزیع پیش‌بینی‌شده یون‌ها را در داخل هدف توصیف می‌کند و مشخص شده است که غلظت دوتریوم در تیتانیوم را می‌توان در عرض چند هفته به‌طور قابل‌توجهی افزایش داد و چندین مرتبه از مقدار اولیه فراتر رفت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study of Deuterium Ion Implantation Dynamics in the Plasma Immersion Method for the Titanium Thin Film Used in the Deuterium Target

نویسندگان [English]

  • Mohamad Azarsh 1
  • Alireza Grayli 2

1 physics and accelerator research school, nuclear and science technology research institute

2 physics and accelerator research school, nuclear and science technology research institute

چکیده [English]

In this study, a design is proposed, based on theoretical calculations, to increase the density of deuterium in titanium beyond its initial value. The enrichment plan involves using deuterium plasma. The enrichment target is a copper disc coated with titanium. To implant deuterium ions into this target, the disc is immersed in deuterium plasma. The target is connected to a high power modulator and subjected to its negative voltage pulses. When the negative pulses are applied, deuterium ions accelerate toward the target, penetrating and implanting into it. Due to the low diffusion coefficient in titanium, the incident ions do not diffuse in quickly at first, so they accumulate near the target surface early in the implantation process. The diffusion equation describes the predicted distribution of ions inside the target, and it has been found that the deuterium concentration in titanium can be increased significantly within a few weeks, exceeding the initial value by several orders of magnitude.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Deuterium target
  • Theoretical model
  • Ion implantation
  • Plasma density