Dependences of helium retention in tungsten and tantalum coatings irradiated with He⁺ ions on fluence and temperature

The processes of helium accumulation and thermal desorption for tungsten and tantalum coatings deposited on a stainless-steel substrate with an intermediate titanium layer were studied at various temperatures of the samples when irradiated with He⁺ ions to various fluences. The dependences of the concentration of captured helium and the form of the spectra of its thermal desorption into vacuum were found both on the fluence of He⁺ ions and on the temperature of the samples upon irradiation. Possible mechanisms for the accumulation and thermal desorption of helium, as well as the formation of defects in the crystal lattice of the samples, are discussed.Досліджено процеси накопичення і термодесорбції гелію для вольфрамового і танталового покриттів, осаджених на підкладку з нержавіючої сталі з проміжним шаром титану, з різними температурами зразків при опроміненні іонами He⁺ до різних доз. Виявлено залежності концентрації захопленого гелію і вид спектрів його термічної десорбції в вакуум як від дози опромінення іонами He⁺, так і температури зразків при опроміненні. Запропоновано можливі механізми накопичення і термодесорбції гелію, а також утворення дефектів кристалічної решітки зразків.Исследованы процессы накопления и термодесорбции гелия для вольфрамового и танталового покрытий, осажденных на подложку из нержавеющей стали с промежуточным слоем титана, с различными температурами образцов при облучении ионами He⁺ до различных доз. Обнаружены зависимости концентрации захваченного гелия и вид спектров его термической десорбции в вакуум как от дозы облучения ионами He⁺, так и температуры образцов при облучении. Предложены возможные механизмы накопления и термодесорбции гелия, а также образования дефектов кристаллической решетки образцов

Investigation of the Processes of Retention and Release of Implanted Deuterium and Helium Ions for Tungsten and Tantalum Coatings

The analysis of main published results of studies of retention and migration of ion-implanted hydrogen isotopes and helium in tungsten and tantalum coatings, formation of radiation damages of the crystal lattice and their interaction with implanted gases, as well as the influence of helium and deuterium on various properties and surface morphology of coatings was carried out. The irradiation of samples was performed by beams of accelerated ions of hydrogen isotopes or He+, and in a plasma containing these ions, at various fluences and energies of incident ions, and at various temperatures of targets during implantation. Special attention was paid to the research results obtained at simultaneous irradiation of W both in bulk and in thin-film form. The used methods were electron microscopy, reemission mass spectrometry, thermal desorption spectrometry, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction, nuclear reaction analysis and Rutherford ion scattering