皮秒激光诱导击穿光谱对文德尔施泰因7-X偏滤器挡板螺钉上元素深度的定量分析

摘要： 对面向等离子体部件（PFCs）中元素分布的分析，对于研究全三维几何构型运行的文德尔施泰因7-X（W7-X）仿星器中的材料侵蚀、沉积和燃料滞留至关重要。本工作报道了应用皮秒激光诱导击穿光谱（ps-LIBS）结合激光诱导烧蚀四极质谱（LIA-QMS）定量研究W7-X偏滤器挡板螺钉PFCs上元素深度分布和燃料滞留的结果。通过LIBS结合LIA-QMS，获得了具有特定多层结构的螺钉上H、C、Ti和Mo强度的深度剖面。采用线性相关方法确定了C层和Ti层之间的界面，并表明在6.5 J/cm2的激光能量密度下，通过激光烧蚀速率（82.9 ± 0.9）nm/次可实现C层厚度的测量。此外，暴露于仿星器放电等离子体的螺钉表面上的定量H滞留含量约为1.1 × 1021 原子/m2，高于未暴露于等离子体的新螺钉表面上的约3.5 × 102? 原子/m2。这些研究很好地证明了通过LIBS深度分析确定W7-X中暴露的PFCs上元素分辨层厚度和H滞留测量的能力。