可控热核聚变装置“托卡马克”以及未来核反应堆中材料的发展将是决定聚变能源能否成功应用的关键因素,尤其是面向等离子体材料的发展。钨是一种具有国防战略意义的稀有金属材料,钨材料具有熔点高、硬度高、热导率高、膨胀系数小以及优异的机械性能,使得钨材料在国防、航空、光电材料等诸多领域有着广泛的应用。在面向等离子体材料的发展过程中,由于钨材料的溅射低、不会与聚变中等离子体发生反应、对氘氚等离子体有着较低的滞留率等优点,钨的涂层、块体材料以及合金材料已经成为最具发展前景的面向等离子体材料。钨材料在作为面向等离子体材料服役过程中要不断承受高能粒子的轰击来保护内部材料并排除15%的聚变反应热能。在极端的工作条件下,钨材料表面会出现气泡、裂纹、熔蚀以及表面形貌改变等损伤,所以对钨材料进行等离子体辐照的研究在聚变领域具有重要的科研价值和工程应用价值,对新能源的开发具有深远意义。通过对MW-ECR装置的设计和改装后,使设备能够对钨材料以相对较大的等离子体束流密度(约1.5×1021/m2s)进行长时间稳定的辐照实验。采用改装后的MW-ECR设备进行了He、Ar、H以及Ar/He混合等离子体的辐照实验。在不同等离子体辐照条件下进行辐照实验,探讨等离子体辐照条件对材料表面改变的影响。研究发现:改变等离子体束流密度和辐照剂量对钨样品的溅射损伤有所影响,改变等离子体束流密度对样品溅射程度的影响比辐照剂量的影响更为突出;在混合等离子体辐照中对不同Ar/He气体的掺入比作为研究对象,研究发现随着混合气体中Ar气体比例的增加,样品表面因溅射引起的厚度损失量逐渐增加,但是当Ar气体含量超过约35%时,样品的表面的厚度损失量不会随着Ar气体含量的增加而增加。采用不同束密度氢等离子体对钨材料进行辐照,对不同辐照剂量的样品进行了表面形貌改变的分析并对比已有文献中氘等离子体辐照后的结果进行讨论,发现辐照后的样品表面不能够产生像氘等离子体滞留而产生的气泡,因辐照样品产生的凸起的数量会随着辐照剂量的增加而增加。采用光纤光谱仪对不同等离子体辐照条件的钨原子、He离子、Ar离子等粒子谱线强度进行测试,研究发现在同样的He等离子体辐照条件下,实验开端钨样品并没有产生溅射,随着辐照剂量的积累钨样品才会产生溅射效果。通过对钨材料在等离子体辐照过程中损伤机理的研究,丰富了低能大束流密度等离子体辐照领域的研究,对未来钨基材料在聚变领域的研究和发展有着重要和长远的意义。