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42 真空与低温 第 32 卷 第 1 期

表 2 三种温度下阻氘涂层的 PRF 3 结论
Tab. 2 PRF of deuterium blocking coating at three
本文围绕紧凑型氘氘中子发生器中关键靶材
temperatures
的阻氘涂层展开研究，重点探讨了氧化铝阻氘涂层
温度/K PRF 的表面微观形貌、元素组成，不同温度下的阻氘性
750 145
能及其对中子产额的提升效果。采用磁控溅射
850 153
技术成功制备了氧化铝阻氘涂层，通过扫描电子显
950 138
微镜对涂层结构进行表征，结果显示自然氧化形成

的氧化铝涂层整体较为致密。在气体驱动渗透平
2.3 中子产额测量
台 上 进 行 的 阻 氘 性 能 测 试 表 明， 氧 化 铝 涂 层 在
为通过实验验证该氧化铝阻氘涂层的实际效
750 K、850 K 与 950 K 三种温度条件下均表现出良
果，本研究将两种靶材置于 ECR 型中子发生器中 好且稳定的阻氘性能。进一步在 ECR 中子发生器
进行对比测试：一种为镀有 3 μm 钛涂层与 1 μm 氧 中进行对比实验，在氘离子束能量为 60 kV、束流
化铝阻氘涂层的氘靶，另一种为仅镀有 3 μm 纯钛 强度为 4.82 mA 的工况下，不含阻氘涂层的靶材中
涂层的氘靶。实验过程中，中子发生器所输出的 子计数总额约为 24 255，而含氧化铝阻氘涂层靶材
氘 离 子 束 能 量 设 定为 60 kV， 束 流 强 度 稳 定 在 的中子计数总额提升至 28 335，中子产额提高约
4.82 mA。中子产额测试结果如图 3 所示。 17%。氧化铝阻氘涂层有效提升了紧凑型氘氘中

从图 3 可明显观察到，含阻氘涂层靶的中子计 子发生器的中子产额，为中子发生器在中子产额提
数最高峰值达到 32，而纯涂层膜靶的峰值仅为 24。 升方面的进一步优化提供了技术参考。
通过对整个测量周期内的中子计数进行累加统计，
参考文献：
纯钛涂层靶的中子计数总额约为24 255，而含阻氘
涂层靶的中子计数总额为 28 335。对比分析表明， [1] 丁大钊，叶春堂，赵志样. 中子学物理原理、方法与应用（上
阻氘涂层的应用使中子发生器的总中子产额提升 册）[M]. 北京：原子能出版社，2005.
了约 17%，证实其在提高中子输出性能方面具有显 [2] MARCHETTI L，HERMS E，LAGHOUTARIS P，et al. Hy-
drogen embrittlement susceptibility of tempered steel[J]. In-
著效果。阻氘涂层对中子产额的提升机制，本质上
ternational Journal of Hydrogen Energy，2011，36（24）：15880.
源于其能有效抑制氘原子从靶涂层材料中向基底
[3] PERUJE A. FOREY K S. Tritium permeation barriers for fu-
材料的扩散，从而提高靶涂层中氘原子的富集度，
sion technology[J]. Fusion Engineering & Design，1995，28
进而增加氘-氘反应概率，实现中子产额的提高。
（95）：252.
在本研究范围内，尚未发现该阻氘涂层对靶材使用
[4] JARMAN S E，PINCHIN J，BRUSHWOOD J M，et al. De-
寿命具有明显提升作用。
sign and construction of a facility for neutron activation anal-

40 ysis using the 14 MeV neutron generator at HMS Sultan[J].
含阻氘涂层
35 不含阻氘涂层 Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry，2007，271
（1）：47−53.
30 [5] DHAMALE G D，PATINO M I，BALDWIN M J，et al. Ero-
中子计数个数 20 sion of high-Z refractory coatings for helicon plasma source
25

window[J]. Plasma Physics and Controlled Fusion， 2025，
15
67（9）：095001.
10
[6] VINCENT D，SOUKIASSIAN P G，FABRICE A，et al. Nano-
5
chemis try at the atomic scale revealed in hydrogen-induced
0
0 2 000 4 000 6 000 8 000 semiconductor surface metallization[J]. Nature Materials，
道址（CH）
2003，2（4）：253−258.
图 3 阻氘涂层与无阻氘涂层下中子产额对比 [7] 胡立，张桂凯，向鑫，等. Fe-Al/Al 2 O 3 阻氚涂层热处理条件
Fig. 3 Comparison of neutron yields between targets with/without 对 HR-2 不锈钢力学性能影响 [J]. 核化学与放射化学，2021，
deuterium barrier coating 43（3）：244−251.