A Cu ion beam is used to induce controlled levels of damage (10−3, 10−2, and 10−1 dpa) in room temperature W samples. A single 5 MeV beam energy yielding a peaked damage profile 0.8 μm into the material, or three beam energies (0.5, 2, and 5 MeV) producing a relatively uniform damage profile from the near surface up to 0.8 μm were used. The W samples were then exposed to a D plasma ion fluence of 1024 ions m−2 at 380 K, and the resulting D retention was measured using the D(3He,p)4He reaction analysis (NRA) and thermal desorption spectroscopy (TDS). We observe that within experimental error there is no significant difference in retention whether the damage profile is peaked or uniform. The increase in retention is observed to increase proportional to estimated from the dpa peak calculated from the SRIM program. A simplified retention model is proposed that provides concentration profiles that can be directly compared to NRA data and total retention measurements. Taking the trapping energies due to three defect types calculated from density functional theory (DFT), the only free-parameters are three defect densities of in-grain monovacancies, dislocations, and grain boundary vacancies, and we assume these defects to be the dominant trapping locations. The model can fit D retention data in a pristine W sample within the experimental error of the measurements, and in subsequent modeling these intrinsic defect densities are then fixed. We model the retention profile after ion damage by adding the SRIM predicted vacancy profile to the intrinsic monovacancy defect density. Since the increase in retention, and therefore the increase in vacancy production, does not increase linearly with dpa, a correction factor is multiplied to the predicted vacancy profile to fit the data. A new diffusion coefficient is calculated with the model that is a function of the concentration of trapped atoms. This calculation may resolve discrepancies of various diffusivity measurements and models in the literature.
Cuイオンビームを用いて、室温のW試料に制御された損傷レベル（10−3、10−2、10−1 dpa）を誘起する。単一の5 MeVビームエネルギー（材料内部0.8 μmにピークを持つ損傷プロファイルを生じる）または3つのビームエネルギー（0.5、2、5 MeV）（表面近傍から0.8 μmまで比較的均一な損傷プロファイルを生じる）を使用した。その後、W試料を380 Kで1024 ions m−2のDプラズマイオンフルエンスに曝露し、結果として生じるD保持をD(3He,p)4He反応分析（NRA）と熱脱離分光法（TDS）を用いて測定した。我々は、実験誤差の範囲内で、損傷プロファイルがピーク型であるか均一型であるかに関わらず、保持に有意な差がないことを観察した。保持の増加は、SRIMプログラムから計算されたdpaピークから推定されるものに比例して増加することが観察された。NRAデータおよび全保持測定と直接比較できる濃度プロファイルを提供する簡略化された保持モデルを提案する。密度汎関数理論（DFT）から計算された3つの欠陥タイプによる捕獲エネルギーを考慮すると、唯一の自由パラメータは粒内単空孔、転位、粒界空孔の3つの欠陥密度であり、これらの欠陥が主要な捕獲サイトであると仮定する。このモデルは、測定の実験誤差内で未損傷W試料のD保持データを適合でき、その後のモデリングではこれらの固有欠陥密度は固定される。イオン損傷後の保持プロファイルを、SRIMが予測した空孔プロファイルを固有の単空孔欠陥密度に加えることでモデル化する。保持の増加、したがって空孔生成の増加はdpaと線形に増加しないため、データに適合させるために補正係数を予測された空孔プロファイルに乗じる。このモデルを用いて、捕獲原子の濃度の関数である新しい拡散係数が計算される。この計算は、文献における様々な拡散係数の測定値とモデルの不一致を解決する可能性がある。