高能铁离子辐照二氧化硅玻璃产生的缺陷研究

室温下用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱和电子顺磁共振技术测量分析1.157 GeV56Fe离子辐照的二氧化硅玻璃,研究了高能重离子辐照产生缺陷的规律.紫外-可见吸收光谱测量结果显示,高能铁离子辐照产生了包括E'心、非桥连氧空穴心(NBOHC)和缺氧心ODC(Ⅱ)在内的多种缺陷结构.随着离子辐照量的增加,各类缺陷的数量逐渐增大并在高辐照量时趋于饱和.用单离子饱和损伤模型对实验结果进行拟合,获得了各类缺陷的产生截面在90-140 nm2.根据缺陷相对数量的变化关系探讨了E心和NBOHC的产生机制.荧光光谱显示,当以5 eV的紫外光激发辐照样品时,观测到三个荧光发射峰,分别位于4.28 eV(α带)、3.2 eV(β带)和2.67 eV(γ带),α带和γ带的存在证实辐照产生了ODC(Ⅱ)缺陷.实验发现β带是二氧化硅玻璃中的一种固有缺陷,高能离子辐照可使其部分脱色.电子顺磁共振测量进一步证实了E'心的产生规律.     

85MeV~(19)F离子辐照GaP的正电子湮没研究

用正电子湮没寿命技术研究了 2 .4× 10 15 cm2 和 2 .2× 10 16 cm2 85MeV19F离子辐照GaP的辐照效应。结果表明 ,辐照在GaP中产生浓度较高的单空位 ,且随辐照剂量增大浓度增加     

质子辐照钼退火行为的正电子寿命谱学研究

室温下用3.2MeV质子对多晶纯钼样品进行了辐照,用正电子寿命测量技术研究了辐照损伤及晶格缺陷在293～1138K温区内的退火行为,得出了许多有关空位团生长以及氢-缺陷相互作用的信息。辐照后在Mo中产生2～3个空位的聚集体,其浓度随辐照剂量增加而增加。从所测得正电子寿命、强度参数的变化获知高温退火后空位团的增长行为以及氢原对空位团长大的影响。     

质子辐照钼退火行为的正电子寿命谱学研究

室温下用3.2MeV质子对多晶纯钼样品进行了辐照,用正电子寿命测量技术研究了辐照损伤及晶格缺陷在293～1138K温区内的退火行为,得出了许多有关空位团生长以及氢-缺陷相互作用的信息。辐照后在Mo中产生2～3个空位的聚集体,其浓度随辐照剂量增加而增加。从所测得正电子寿命、强度参数的变化获知高温退火后空位团的增长行为以及氢原对空位团长大的影响。     

氦离子辐照对镍基合金硬度的影响

在室温下对镍基合金进行了氦离子辐照,利用纳米压痕仪测试了微观硬度,利用慢正电子多普勒展宽谱(Doppler Broadening Spectrum,DBS)和透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)分析了微观缺陷,利用离子束分析弹性反冲探测(Elastic Recoil Detection,ERD)技术测量了氦的浓度深度分布。结果显示合金样品的硬度随剂量而增大,退火后合金样品硬度增量有所减小,并观测到氦泡生成。合金硬化的主要原因是由于氦离子辐照产生了1-7 nm的缺陷团簇,而退火后不稳定缺陷的回复及氦-空位复合体数量的减少造成了硬化强度减弱。     

离子束辐照脱氧核糖核酸(DNA)及其碱基的ESR研究

用电子自旋共振波谱法对氮离子束辐照脱氧核糖核酸和碱基产生的自由基进行了研究。结果表明,离子束辐照DNA和碱基产生的自由基为离子自由基;自由基产额随辐照剂量的增加而上升,最终趋于饱和。在室温(10-20℃)和干燥条件下,对产生的自由基进行了一个多月的观测,不见有大幅度衰减,表明在室温条件下辐照产生的自由基具有较长的寿命。     

γ射线辐照对MgO单晶的点缺陷组态及磁性的影响

对(100)取向的MgO单晶进行了不同剂量的60Coγ射线辐照,辐照剂量从30 kGy到1 750 kGy。利用同步辐射漫散射技术以及紫外-可见吸收光谱研究了辐照样品的点缺陷情况,并将实验测量的漫散射结果与理论计算结果进行比对,以获得点缺陷组态的信息。利用超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device,SQUID)测量了样品在不同温度下的磁性质。漫散射和吸收光谱的实验结果表明,经γ射线辐照的MgO单晶产生了阴离子弗伦克尔缺陷,并在室温下没有表现出铁磁性,只是在低温下观察到了顺磁信号,且辐照前后样品在零场冷却和加场冷却下的M-T曲线没有变化,说明阴离子空位没有导致MgO的d0铁磁性。     

RAFM钢中H+辐照空位型缺陷的慢正电子束研究

为研究低活化铁素体/马氏体(Reduced Activation Ferritic/Martensitic,RAFM)钢的辐照损伤机理,利用慢正电子技术研究了H~+辐照RAFM钢时所产生的空位型缺陷及其对于材料微观结构的影响。H~+能量和剂量分别为100 keV和1×10~(15)cm~(-2)、1×10~(16) cm~(-2)、1×10~(17)cm~(-2)。慢正电子束多普勒展宽测量结果可得,S参数随着剂量的增大而增大,W参数呈现正相反的趋势。样品中主要辐照区域为142～348 nm,此范围内有大量缺陷产生,辐照产生的主要为空位型缺陷,其中多为氢-空位复合体缺陷,辐照缺陷的浓度随着H~+剂量的增大而增加。空位型缺陷的尺寸大小也随着辐照剂量的增大而有所变化,辐照剂量达到10~(17)cm~(-2)时,S-W曲线斜率发生变化,故辐照缺陷类型发生明显变化,有较大尺寸的缺陷产生。     

BCC金属Nb的重离子辐射损伤研究

采用81 MeV碳离子辐照,模拟中子注量为10~(23)/cm~2的堆中子在Nb中产生的辐射损伤,用时间微分扰动角关联和正电子湮没二种方法研究辐射损伤及其高温退火效应。实验发现经注量2.5×10~(16)/cm~2的碳离子辐照后,在BCC金属Nb中产生单空位和双空位二种缺陷。随退火温度升高,双空位分解,单空位的总浓度逐步减小,经过1058K退火后,在Nb中由辐射损伤造成的缺陷消失。     

中能氩离子束辐照麦胚自由基的ESR研究

用ＥＳＲ波谱技术，研究了室温下中能氩离子辐照小麦种子胚部产生的自由基，观察了自由基的稳定性，实验结果表明，种子中自由基浓度随种子含水量线性增加，自由基浓度随辐照剂量增加，然后趋于饱和，讨论了自由基与种子损伤的关系。根据实验数据和 自由基扩散理论估算了自由基在麦胚中扩散距离。     

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750 ℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射（GIXRD）、透射电子显微镜（TEM）和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×1016 cm-2时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

高温He离子辐照GH3535合金的损伤效应

采用500 keV的He离子在750℃下对GH3535合金样品进行辐照,然后利用掠入射X射线衍射(GIXRD)、透射电子显微镜(TEM)和纳米压痕仪分别对样品的氦泡和位错环辐照缺陷的演化及纳米硬度的变化进行了研究。结果表明,GH3535合金晶格辐照后发生了轻微畸变;离子辐照在样品中形成了大量尺寸为2～5 nm的氦泡和位错环。辐照产生的氦泡和位错环等缺陷在基体中钉扎位错,从而使材料产生了辐照硬化现象,样品硬度随辐照剂量的增加而增大。当辐照剂量达2×10~(16) cm~(-2)时,辐照样品发生了明显的硬化饱和现象,利用Nix-Gao模型计算得此时的硬化程度为64%。     

慢正电子束研究质子辐照CLAM钢产生的缺陷及其退火行为

为了研究中国低活化马氏体CLAM钢的辐照损伤机理,本文利用慢正电子技术研究了质子辐照CLAM钢时所产生的缺陷及其退火回复行为,发现辐照在材料中产生空位团数密度随质子注量增加而增多,而其尺度增大并不明显.辐照仅产生原子尺度的空位和空位团,400℃退火可以使缺陷很好地消除.此外分析了硅对CLAM钢辐照性能的影响,实验上没有观察到硅的添加抑制了质子辐照缺陷的产生.     

C离子辐照对核级石墨硬度和杨氏模量影响研究

为了探明离子辐照剂量和辐照温度对核级石墨硬度、杨氏模量及微观组织的影响,采用0.02 dpa、0.2 dpa和2 dpa剂量的C4+分别在室温和180℃下辐照核级石墨,利用纳米压痕仪和透射电镜对不同离子辐照条件下核级石墨的性能和微观组织进行研究。结果表明：室温辐照时,硬度和杨氏模量均随着辐照剂量的增加而增加,辐照剂量为2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值分别由未辐照时的0.51 GPa与15.52 GPa急剧增加到2.51 GPa与37.73 GPa。180℃辐照剂量为0、0.02、0.2 dpa时,硬度和杨氏模量也随着辐照剂量的增加而增加,均高于室温辐照相同辐照剂量下硬度和杨氏模量的峰值。当辐照剂量达到2 dpa时,硬度与杨氏模量的峰值从0.2 dpa的1.72 GPa和31.53 GPa迅速降为1.32 GPa和25.91 GPa。石墨硬度和杨氏模量的增加是由于辐照导致石墨内部的微裂纹闭合和基体缺陷增加造成的,180℃辐照2 dpa后硬度和杨氏模量的急剧降低是由于辐照导致石墨发生了非晶化导致的。     

强流脉冲电子束辐照诱发的AISI 304奥氏体不锈钢中的空位簇缺陷

利用强流脉冲电子束技术对AISI 304奥氏体不锈钢进行辐照处理,采用透射电子显微镜详细地分析了辐照诱发的空位簇缺陷结构.1次辐照未产生空位簇缺陷结构;5、10次辐照后诱发大量的空位簇缺陷结构,缺陷尺寸通常小于10 nm,随辐照次数增加,缺陷簇数量明显增加,但尺寸增加不明显;小缺陷簇主要由空位型位错圈和少量的堆垛层错四面体(SFT,stacking fault tetrahedral)组成,SFT占整个缺陷簇的比例低于1%;少量的孔洞缺陷在孪晶片附近出现.10次辐照后,孪晶片前沿或附近形成大量的大尺寸SFT,其最大尺寸可达250 nm,这些大尺寸SFT的形成机制与小尺寸SFT的有所不同,通过1/3<111>位错攀移在孪晶片前沿和孪晶界上的台阶处形成的压杆位错核心吸收周围丰富的空位而长大可能是大尺寸SFT形成的原因.     

电子辐照控制少子寿命及所形成缺陷的性质

本文介绍用1.3MeV电子束对p~ in~ 二极管进行辐照,得出了少子寿命随辐照剂量增加而减少的结果。辐照造成的缺陷主要为双空位。辐照器件工作稳定可靠。     

5.0MeV和9.5MeV快中子辐照在GaAs中产生的辐射损伤的正电子湮没研究

采用正电子湮没寿命测量方法研究了５．０ＭｅＶ和９．５ＭｅＶ快中子辐照在ＧａＡｓ中产生的辐射损伤，实验结果表明１０＾１１－１０＾１２ｎ／ｃｍ＾２注量的中子辐照只产生单空位缺陷１０＾１３ｎ／ｃｍ＾３注量的中子辐照产生单空位和双空位缺陷，１０＾１２ｎ／ｃｍ＾２注量的９．５ＭｅＶ中子辐照的ＧａＡｓ经４５０－６２０℃退火产生三空位缺陷，产生的缺陷浓度随中子能量和注量的增大而增大，但缺陷产生率对中子注量更灵敏     

金红石辐照损伤的分子动力学模拟

为了研究辐照条件下金红石的耐辐照损伤能力，采用GULP软件包拟合出了与实验值吻合的势函数，并采用LAMMPS软件包计算出了金红石的离位阈能和高能粒子反冲条件下的位移级联。通过统计球坐标系下266个出射方向的离位能，利用缺陷形成概率的定义得出Ti和O原子的离位阈能分别为(78.3±1.0) eV和(42.6±2.0) eV。采用VORONOI缺陷统计方法，计算了300 K、10 keV出射能量条件下缺陷数量随辐照时间演化信息，结果表明：Ti原子作为初始出射原子产生的缺陷数量整体高于O原子产生缺陷的数量，在最大无序阶段产生的空位、填隙和不同类型反位缺陷通过空位-填隙复合作用和kick-out机制逐渐减少，有效地降低了晶体的无序度，提高了基材耐辐照损伤性能。     

H、He离子辐照对国产ZIRLO合金氧化膜的影响

针对国产ZIRLO合金开展了H、He离子辐照对其腐蚀性能影响的研究。对国产ZIRLO合金样品分别进行高温（300 ℃）H、He离子辐照试验,辐照峰值剂量为1 dpa,之后进行模拟一回路腐蚀试验。通过腐蚀增重方法得到腐蚀动力学曲线。利用慢正电子湮没多普勒展宽谱对未辐照样品和辐照样品进行微观结构表征,用透射电子显微镜对腐蚀125 d的样品进行微观结构表征。结果表明,H、He离子辐照并未改变ZIRLO合金的腐蚀机理。He离子辐照产生的空位团可促进腐蚀过程中裂纹形核,增加了氧扩散通道,减少氧扩散激活能,导致腐蚀初期有明显的加速效应。H离子辐照对腐蚀的加速现象不如He离子辐照明显,原因是H离子辐照产生H-空位复合缺陷对氧扩散激活能减少作用较小。     

电子辐照高纯铁电阻率回复的团簇动力学模拟

电阻率回复实验是研究材料辐照损伤机理的有效手段,可表征材料中辐照缺陷数量的变化。本文基于平均场速率理论开发了模拟辐照缺陷演化的团簇动力学程序,模拟了高纯铁经3MeV电子辐照至2.0×10-6 dpa后等时时效过程的缺陷演化过程,并与电阻率回复实验结果进行了对比。模拟结果表明,辐照缺陷数量随温度升高的演化过程与电阻率的变化趋势吻合得很好,电阻率回复的峰值分别对应于间隙原子、间隙原子团簇、空位团簇等缺陷的数量变化。该方法对于研究材料辐照损伤机理具有重要意义。