在核聚变反应中,钨(W)基偏滤器会受到低能、高通量的氢(H)及其同位素离子和氦(He)离子的辐照,形成表面损伤,例如空洞形成、起泡、气泡和表面溅射等,从而影响面向等离子体材料的性能。大量的实验表明W表面损伤和晶向有关,通过表面的预处理有可能减轻损伤。因此,探究W表面H、He聚集、滞留和气泡形成以及晶向对H、He泡的分布影响具有重要的意义。本文利用密度泛函理论系统地探究了 H、He在W四种低密勒指数表面((110)、(112)、(111)和(100))的溶解和扩散行为。研究发现,W表面处空位和H的形成能影响了 H在W表面的聚集行为。表面处空位形成能小于体内,更容易形成空位,空位对H的捕获导致了 H在表面的聚集。H向表面外的扩散势垒较小,这意味着H易从表面逃逸,扩散行为对H聚集影响较小。和其他表面相比,W(111)表面具有更小的空位和H的形成能,更容易形成H的聚集。He的聚集和表面He的自捕获、空位及He诱导空位的形成有关。表面处,He的溶解更容易诱导空位的形成,导致He的聚集。我们的结果表明,W(111)、W(100)和W(112)表面更容易形成He致空位,这为He的聚集提供了捕获位,He在这些表面的聚集更严重。此外,对于W(111)表面,空位捕获阻碍了He的逃逸,这也导致了 W(111)表面He的聚集。我们的研究结果表明,W(111)表面更容易形成H、He气泡。W(110)表面由于不容易形成空位、H、He以及He致空位,有利于抗H、He气泡形成。上述结论有助于理解W表面H、He泡的形成机制和晶向对H、He辐照损伤的影响,对未来新型抗辐照的面向等离子体材料设计具有指导作用。