5-10  金属氚化物中³He的热解析行为初步研究

程贵钧  王维笃  杨本福

国内外关于金属中氦行为的热解析研究报道尚不多见，特别是关于高固氦合金材料设计、制备、性能快速评价的研究尤为缺乏。本工作从室温到1 273 K全程线性升温，采用四极质谱计实时测量的方法，研究金属氚化物中³He的热解析行为。

在全金属高真空热解析系统上，以引进的ELITE SPE-50型四极质谱计（QMS）为分析器，对不同老化“年龄”的氚化钛膜样品中的³He进行了热解析研究。研究表明，选用的四极质谱计可用于氦的测量，对⁴He（前级分压<350Pa）标定曲线作线性回归，其相关系数0.998；离子态氚T⁺对m/e=3组分分压的贡献极弱，不干扰³He的测定。

在从室温到1 273 K的范围内，氦热解析谱中存在多达4个释放峰，每个特征峰表示不同状态He原子的解析过程。较宽的³He释放温度范围表明，甚至在样品保存的最早阶段就好有几种³He的束缚形式，解析谱示于图1，各解析峰份额列于表1。

He在晶格中一旦形成，产生的能量升高将使He竭力挣脱金属点阵的束缚，寻找合适的间隙位，极易和空位(V)结合，形成氦－空位复合物（He_nV_m），并聚集成团。同时，金属中存在的固有缺陷或在He引入时伴随缺陷的产生，也导致He的不同捕陷机制，产生He的不同捕集状态。根据本文实验数据和前人的研究报道，相应于氚化钛热解析谱中不同峰位的³He状态是氚化钛晶粒内氦泡和表面的吸附；原子团簇；空穴(取代固溶体)中的³He；晶界固溶体中的间隙³He原子。

由William J.Kass的数据处理方法，计算各释放峰的解析激活能。随着氚衰变生成的³He含量(原子比³He_生成/Ti=0~0.59)的增加，解析峰温度和激活能均发生变化。随着样品中氦浓度的增加，越来越多的氦处于具有较低激活能特征的状态。这些演变可能与解析过程中氚化钛晶格发生的相变和时效过程中氦原子的聚集、扩散和氦泡的生成和长大有关。

根据以上信息探索氦在金属氚化物中的演变机制，将有助于改善贮氚材料的固氦特性，提高贮氚材料的使用性能。