Pure tungsten (W) was irradiated by low-energy deuterium (D) at 335 and 500 K to investigate the effects of irradiation temperature on the concentration depth profiles (CDPs) of D-induced trapping sites and the retention behavior of D at these trapping sites. To quantify typical D trapping sites, a novel approach was developed by combining experimental and theoretical analysis, including the sequential constant temperature thermal desorption to fast release D from irradiated W, in-situ ion beam analysis to obtain CDPs of retained D after desorption, and a one-dimensional diffusion model to simulate the diffusion, trapping and detrapping of D during desorption. The approach was verified through the microstructural characterization of irradiated W. It was revealed that the retentions of D in both near-surface and sub-surface layers were larger at the lower irradiation temperature (335 K) because of a higher density of D-induced dislocations and cavities in the corresponding regions. Employing the approach, the releasing behavior of D at four typical trapping sites, i.e. dislocations, mono-vacancies, grain boundaries and cavities was quantitatively analyzed. The approach with the capability to quantify typical D trapping sites provides a powerful tool for understanding the retention mechanism of D in the damaged W.
純タングステン(W)に、335 Kおよび500 Kにおいて低エネルギー重水素(D)を照射し、D誘起トラップサイトの濃度深さプロファイル(CDPs)およびこれらのトラップサイトにおけるDの保持挙動に対する照射温度の影響を調査した。典型的なDトラップサイトを定量化するために、照射WからDを迅速に放出させるための逐次一定温度熱脱離、脱離後に保持されたDのCDPsを得るためのその場イオンビーム分析、および脱離中のDの拡散、捕獲、脱捕獲をシミュレートするための一次元拡散モデルを含む、実験と理論的解析を組み合わせた新しい手法を開発した。この手法は、照射Wの微細構造特性評価を通じて検証された。より低い照射温度(335 K)では、対応する領域におけるD誘起転位およびキャビティの密度が高いため、近表面層および亜表面層の両方におけるDの保持量が大きいことが明らかになった。この手法を用いて、転位、単一空孔、粒界、キャビティという4つの典型的なトラップサイトにおけるDの放出挙動を定量的に解析した。典型的なDトラップサイトを定量化できるこの手法は、損傷を受けたWにおけるDの保持機構を理解するための強力なツールを提供する。