npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562923030120AKYBQOnpe-389Research ArticleРазделение и применение изотопов. Масс-спектрометрияSeparation and Application of Isotopes. Mass SpectrometryАНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОГО ОБЛУЧЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ ДИАГНОСТИКЕ НАКОПЛЕНИЯ ИЗОТОПОВ ВОДОРОДАAnalysis of Laser Surface Irradiation Regimes Influence in the Diagnostics of Hydrogen Isotope RetentionЕфимовН. Е.EfimovN. E.neefimov@mephi.ruСинельниковД. Н.SinelnikovD. N.neefimov@mephi.ruГришаевМ. В.GrishaevM. V.neefimov@mephi.ruГаспарянЮ. М.GasparyanYu. M.neefimov@mephi.ruЕфимовВ. С.EfimovV. S.neefimov@mephi.ruКратС. А.KratS. A.neefimov@mephi.ruНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”; Санкт-Петербургский государственный университетРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute); Saint Petersburg State UniversityRussian FederationНациональный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian Federation202421122024154324331Copyright © Ефимов Н.Е., Синельников Д.Н., Гришаев М.В., Гаспарян Ю.М., Ефимов В.С., Крат С.А., 20242024Ефимов Н.Е., Синельников Д.Н., Гришаев М.В., Гаспарян Ю.М., Ефимов В.С., Крат С.А.Efimov N.E., Sinelnikov D.N., Grishaev M.V., Gasparyan Y.M., Efimov V.S., Krat S.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/389

В работе проведено сравнение сигналов лазерно-ассистированной масс-спектрометрии для двух длительностей лазерных импульсов (15 нс и 80 пс) на примере дейтерированных вольфрамовых пленок и образцов титан−ванадиевого сплава. Представлена методика подготовки насыщенных дейтерием образцов, обеспечивающая хорошо повторяющийся во времени выход дейтерия при нескольких последовательных выстрелах лазером, что может быть использовано для юстировки диагностической системы. Получена экспериментальная зависимость интегрального выхода дейтерия из исследуемых материалов от плотности энергии в импульсе. Продемонстрирована высокая чувствительность методики, а также слабая зависимость от длительности импульса лазерного излучения. Отмечено значительное изменение концентрации дейтерия в приповерхностном слое вольфрамовой пленки в ходе контакта с атмосферой.

The work describes a comparison of the laser-assisted quadrupole mass spectrometry for two laser pulses: 15 ns and 80 ps for W−D films and Ti−V alloys with D. A technique is presented for samples production with high concentrations of the trapped deuterium, which allows to obtain a good signal repeatability on a quadrupole mass spectrometer for several laser shots, which can be used to align a diagnostic’s laser system. An experimental dependence of the deuterium release from the materials on the energy density is obtained. A high sensitivity of the technique is demonstrated, as well as a weak dependence on the duration of the laser pulse. A significant change in the deuterium concentration in the near-surface layer of the tungsten film during contact with the atmosphere is noted.

управляемый термоядерный синтезлазеранализ состава поверхностиводородпленкиnuclear fusionlasersurface analysishydrogenfilmsРаздел 2 работы выполнен при поддержке министерства науки и высшего образования Российской Федерации (договор №0723–2020–0043). Раздел 3 работы выполнен при поддержке гранта РНФ 22-12-00360 “Лазерная диагностика накопления изотопов водорода во взаимодействующих с плазмой материалах токамака”.ReferencesHuber A. et al. // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86. (6-8). P. 1336.Huber A. et al. // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86. (6-8). P. 1336.Widdowson A. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2017. V. 12. P. 499.Widdowson A. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2017. V. 12. P. 499.Marenkov E.D. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2021. V. 28. P. 101029.Marenkov E.D. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2021. V. 28. P. 101029.Oelmann J. et al. // Spectrochim. Acta, Part B. 2018. V. 144. P. 38.Oelmann J. et al. // Spectrochim. Acta, Part B. 2018. V. 144. P. 38.Gasparyan Y. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112882.Gasparyan Y. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112882.Zlobinski M. et al. // Phys. Scripta. 2020. V. 171.Zlobinski M. et al. // Phys. Scripta. 2020. V. 171.Zlobinski M. et al. // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86 (6-8). P. 1332.Zlobinski M. et al. // Fusion Eng. Des. 2011. V. 86 (6-8). P. 1332.Maddaluno G. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2019. V. 18. P. 208.Maddaluno G. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2019. V. 18. P. 208.Veis P. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2020. V. 25. P. 100809.Veis P. et al. // Nucl. Mater. Energy. 2020. V. 25. P. 100809.Xiao Q. et al. // Fusion Eng. Des. 2013. V. 88 (9-10). P. 1813.Xiao Q. et al. // Fusion Eng. Des. 2013. V. 88 (9-10). P. 1813.Marin Roldan A. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112898.Marin Roldan A. et al. // Fusion Eng. Des. 2021. V. 172. P. 112898.Bulgadaryan D et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 748 (1). P. 012016.Bulgadaryan D et al. // J. Phys.: Conf. Ser. 2016. V. 748 (1). P. 012016.Bulgadaryan D. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2019. V. 439. P. 54.Bulgadaryan D. et al. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. 2019. V. 439. P. 54.Rusinov A.A. et al. // Instrum. Exp. Tech. 2009. V. 52 (6). P. 871.Rusinov A.A. et al. // Instrum. Exp. Tech. 2009. V. 52 (6). P. 871.Аунг Ч.З. и др. // Перспективные материалы. 2014. № 7. С. 30.Аунг Ч.З. и др. // Перспективные материалы. 2014. № 7. С. 30.Krat S.A. et al. // J. Instrum. 2020. V. 15 (1). P. P01011.Krat S.A. et al. // J. Instrum. 2020. V. 15 (1). P. P01011.Krat S. et al. // J. Nucl. Mater. 2023. V. 575. P. 154228.Krat S. et al. // J. Nucl. Mater. 2023. V. 575. P. 154228.Sorokin I.A., Kolodko D.V. // Thin Solid Films. 2021. V. 737. P. 138937.Sorokin I.A., Kolodko D.V. // Thin Solid Films. 2021. V. 737. P. 138937.Giurlani W. et al. // Coatings. 2019. V. 9 (2). P. 79.Giurlani W. et al. // Coatings. 2019. V. 9 (2). P. 79.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.