مطالعه دینامیک کاشت یون دوتریم در روش غوطه‌وری پلاسمایی در لایه نازک تیتانیم مورد استفاده در هدف دوتریمی

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

study of deuterium ion implantation dynamics in the plasma immersion method for the titanium thin film used in the deuterium target

this study proposes a design, based on theoretical calculations, to increase the density of deuterium in titanium beyond its initial value using a deuterium plasma enrichment plan. the target for enrichment is a copper disc coated with titanium, which is immersed in deuterium plasma to implant deuterium ions. the target is connected to a high-power modulator and subjected to negative voltage pulses. these pulses accelerate deuterium ions towards the target, causing them to penetrate and implant into it. initially, due to the low diffusion coefficient of titanium, the incident ions do not diffuse quickly and accumulate near the target surface. the diffusion equation describes the predicted distribution of ions inside the target, revealing that the deuterium concentration in titanium can be significantly increased within a few weeks, exceeding the initial value by several orders of magnitude.