自2006年首次報(bào)道與聚變相關(guān)的He離子輻照下金屬鎢(W)表面生長W納米絲結(jié)構(gòu)以來[1]，與W納米絲相關(guān)的研究工作成為等離子體材料輻照損傷領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[2,3] W納米絲，是在高溫下將He離子注入到W中生成的納米纖維狀結(jié)構(gòu) W納米絲相互交聯(lián)，在聚變堆偏濾器靶板上形成多孔的微結(jié)構(gòu)使偏濾器部件傳熱性能降低，同時(shí)影響在邊界局域模(ELM)條件下誘導(dǎo)的溫度分布[4] 因此，研究W納米絲的形成機(jī)制及其在不同輻照參數(shù)下的穩(wěn)定性對(duì)偏濾器部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及W基面向等離子體材料的發(fā)展有重要的意義 大量研究結(jié)果表明，在900~2000 K范圍內(nèi)大于30 eV的He離子能量才能在W表面產(chǎn)生W納米絲結(jié)構(gòu)層[5~7] 輻照參數(shù)的影響使W納米絲直徑的量級(jí)為幾十至幾百納米，W納米絲層的厚度為幾十納米至幾微米[4] W納米絲的生長過程，與給定溫度下He離子輻照劑量密切相關(guān)[8] He泡驅(qū)動(dòng)的W納米絲生長機(jī)制，已被廣泛接受[9~13] 注入的He原子在多晶W晶格間隙中擴(kuò)散、聚集形成He團(tuán)簇并在W表層產(chǎn)生He納米氣泡 He泡的長大擠壓周圍的W原子，產(chǎn)生間隙W原子并擴(kuò)散，從而改變多晶W結(jié)構(gòu)[9,10] W體相中He泡的生長非常緩慢，但是不斷增加的He泡內(nèi)壓使He泡向W表面擴(kuò)散并在表面破裂 這種情況，使W表層的表面積增加并促進(jìn)W納米絲的生長 W納米絲通過纖維尖端向外生長，W納米絲層厚度的不斷增大使He離子注入到W體相中的概率降低，從而影響了W納米絲的生長速度[11~13] 本文研究W納米纖維在He離子輻照過程中的不穩(wěn)定性 1 實(shí)驗(yàn)方法 輻照實(shí)驗(yàn)用多晶鎢方片的尺寸為10 mm×10 mm×2 mm，純度高于99.5% 輻照前對(duì)W片進(jìn)行機(jī)械拋光，使其表面粗糙度小于0.1 μm 將拋光后的W片在1373 K真空(真空度為1.0×10-4 Pa)退火2 h 在大功率材料輻照實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上用He離子輻照多晶W生成W納米絲 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將高純He通入平臺(tái)的真空腔室內(nèi)，用頻率為2 MHz的射頻電源耦合在石英管內(nèi)產(chǎn)生高密度的He等離子體[14] 在樣品上施加-30 eV負(fù)偏壓，以控制He離子能量為50 eV 放電功率為9.5 kW，離子流強(qiáng)為1.7×1022/m2·s，輻照劑量為8.0×1025/m2，輻照溫度為1500 K 在該條件下多晶W表面生成均勻的納米絲層結(jié)構(gòu)，其厚度為3.6 μm 在低功率材料輻照實(shí)驗(yàn)平