在核聚变装置中,钨（W）基面向等离子体材料会受到低能、高通量的氢（H）同位素离子和氦（He）离子的辐照,形成严重的表面损伤,影响面向等离子体材料的热力学性能。大量的实验表明惰性气体元素（如He）的存在可以减少氢的总滞留量和表面起泡。此外,表面损伤情况与晶向也有关系,在H、He离子辐照下,不同晶向表面会形成不同的表面损伤,这提供了一种通过W表面预处理来减少表面损伤的方法。因此,探究W表面H/He聚集、滞留、迁移和气泡形成以及晶向对H、He溶解和扩散行为影响的物理机制具有重要意义。本文利用密度泛函理论从两个方面系统地探究了He对H在W表面溶解和扩散行为的影响,以及氦原子团簇与空位形成的复杂团簇（He₃-V）在不同晶向W表面的形成机制:1)对比研究了H在含有空位（V）/氦—空位复合缺陷（He-V）的W（110）表面的溶解和扩散行为,发现H更容易溶解在V周围,但He-V周围有更多H的捕获位点,因此He的存在会导致表面处H滞留量增加。另外,H与He-V的结合能比H与V的结合能要小,并且He-V周围的H更易向表面处扩散。由此,在表面处He-V作为H的捕获中心,一方面会阻碍H₂的形成,减少氢泡产生,另一方面也会抑制H向深处扩散,而易在表面处脱附,从而减少了H的总滞留量,有利于提高材料抗辐照性能。2)研究了不同晶向表面（W（110）、W（100）和W（111））处He对H的溶解和扩散行为的影响。结果显示He-V在不同晶向表面的形成情况不同,并且He-V在W（111）表面的第三层很不稳定。H在含有He-V的W（110）表面最难溶解。而一旦H溶解在表面处,H与He-V的结合能在W（111）表面最大,这主要是因为W（111）表面的塑性形变导致稳定位的H的电荷密度比W（110）和W（100）表面更低,更易于H的溶解。在动力学过程中,对于三种不同的W表面,当He-V的深度在4?以下时,被He-V捕获的H更易向深处扩散。当He-V的深度在4?以上时,被He-V捕获的H更易向表面处扩散,且向表面的解离能大小的趋势为W（111）<W（110）<W（100）。因此W（111）表面的H更容易向表面处扩散,而W（100）表面的H最难向表面扩散。但由于W（111）表面是开放表面,最不稳定,且第三层的He-V很不稳定,H很容易使He向真空层移动,进而形成其他更严重的表面损伤。对于W（110）和W（100）表面,考虑到温度效应,W（110）面的H最易逃逸出去。因此,含有He-V的W（110）表面具有最好的抑制氢滞留和氢泡形成的性质。3)研究了He₃-V团簇在不同晶向W表面的形成,结果表明He₃-V在不同晶向表面的形成深度不同。在W（111）和W（112）表面,He₃-V团簇可形成的深度比在W（110）和W（100）大很多,因此在W（111）和W（112）表面处和间隙位处会聚集更多W原子形成纳米绒状（nano-fuzz）等表面损伤,而在下表面也会形成更多的He₃-V团簇,进而形成更多的氦泡,造成更加严重的表面损伤。而在W（100）面,He₃-V形成深度最浅,因此He辐照造成的表面损伤最小。该结果探究了He辐照下不同晶向表面处He₃-V团簇形成的不同,并且为分子动力学（MD）的模拟与分析提供一定的基本数据支撑。上述系列研究结果表明,W表面处He的存在可以减少H滞留和表面起泡。在不同晶向表面处,即使有He存在,与W（100）和W（110）表面相比,W（111）表面更容易形成H的滞留和其他表面损伤。而W（110）表面由于是最稳定的表面,不容易形成空位,H难以溶解,也更易脱附,有利于抗氢泡形成。He辐照下,He₃-V团簇在W（111）和W（112）表面会形成更多的He泡,且在间隙和表面处会有更多的W聚集,因此形成的表面损伤较为严重。而在W（100）面He₃-V则形成深度最浅,He辐照造成的表面损伤最小。上述结论有助于人们对W表面H、He相互作用和不同晶向W表面H、He滞留和起泡等表面损伤不同的理解,为未来新型抗辐照面向等离子体材料的设计提供新的思路。