Measurement of the depth distribution of light impurities in first-wall materials: He in Nb

• Published in: Journal of nuclear materials 1976-01, Vol.63 (1), p.106-109
• Main Authors: Terreault, B., Martel, J.G., St-Jacques, R.G., Veilleux, G., L'ecuyer, J., Brassard, C., Cardinal, C., Deschênes, L., Labrie, J.P.
• Format: Article
• Language: English
• ISSN: 0022-3115; 1873-4820
• DOI: 10.1016/0022-3115(76)90310-X

We have measured the concentrations and depth profiles of implanted helium in niobium by a method demonstrated previously with hydrogen and lithium in copper. The three targets, bombarded at room temperature with 10 keV He + at doses of 0.01, 0.16 and 0.98 C/cm +, were respectively: unblistered; covered with circular blisters; and marked with “microrelief”, without blisters. The corresponding doses retained in the metal were 0.0076, 0.039 and 0.052 C/cm 2 (i.e.≈3 × 10 22 He atoms/cm 3) with a 10% normalization uncertainty. The profile shapes did not change much: in particular we did not observe, as the dose increased, an accumulation near the surface, which is receding by erosion (sputtering, blistering). These results show that a mechanism of helium loss starts operating at a dose ⩽0.16 C/cm 2, i.e. before the bursting of blisters (if they burst at all), and it is most effective near the surface. Nous avons mesuré les concentrations et les profils en profondeur de l'hélium implanté dans le niobium par une méthode dont l'intérêt a été démontré dans le cas de l'hydrogène et de l'hélium dans le cuivre. Les trois cibles, bombardées à la température ambiante avec des ions He + de 10 keV à des doses de 0,01,0,16 et 0,98 C/cm 2, étaient respectivement: du niobium non cloqué, du niobium recouvert de cloques circulaires et du niobium marqué avec un “microrelief”, sans cloques. Les doses correspondantes dans le métal étaient 0,0076,0,039 et 0,052 C/cm 2 (c'est-à-dire ≈3 × 10 22 He atomes/cm 3) avecune incertitude de normalisation de 10%. Les formes des profils ne changeaient pas beaucoup; en particulier nous n'avons pas observé, quand la dose augmentait, une accumulation de l'hélium, près de la surface qui recule en raison de l'érosion (pulvérisation et cloquage). Ces résultats montrent qu'un mécanisme de perte d'hélium procède à une dose ⩽ 0,16 C/cm 2, c'est-à-dire avant l'éclatement des cloques (si du moins elles éclatent) et ce mécanisme est le plus efficace près de la surface. Konzentrationen und Tiefenprofile des in Niob implantierten Heliums wurden nach einer Methode bestimmt, die früher an Wasserstoff und Lithium in Kupfer demonstriert worden war. Die drei Targets, die bei Raumtemperatur mit 10 keV-He + und einer Dosis von 0,01, 0,16 und 0,98 C/cm 2 beschossen worden waren, hatten keine Oberflächcnblasen, bzw. waren mit runden Oberflächenblasen bzw. mit einem Mikrorelief ohne Oberflächcnblasen bedeckt. Die entsprechende vom Metall aufgenommene Dosis war 0,00