离子辐照GaAs的光致发光和拉曼散射研究

利用250 keV质子和4.5 MeV氪离子(Kr17+)辐照未掺杂GaAs,注量分别为1×10~(12)-3×10~(14) cm~(-2)和3×10~(11)-3×10~(14) cm~(-2),使用光致发光谱和拉曼散射谱分析表征。发光谱的结果表明,随着剂量增大,质子辐照后的CAs峰及其声子伴线逐渐减弱,913 nm处的复合缺陷峰则先增大后减小,此峰与材料制备时的Cu掺杂无关。Kr离子辐照后本征发光峰则完全消失。拉曼散射谱的结果表明,相比于质子辐照,Kr离子辐照后LO声子峰峰位向低频方向移动,出现非对称性展宽,晶体结构发生明显改变。质子和Kr离子辐照效应的差异是由于移位损伤相差至少三个量级造成的。最后采用多级损伤累积(Multi-step damage accumulation,MSDA)模型得到了材料内缺陷的演化过程,并很好地解释了随损伤剂量增大GaAs光学性能及晶体结构的变化趋势。     

基于多模式扫描探针显微镜技术分析碳化硅的辐照损伤

本文在600℃对6H-SiC进行了He~+辐照实验,离子辐照能量为100 keV,剂量为5×10~(15)ions·cm~(-2)、1×10~(16)ions.cm~(-2)、3×10~(16)ions.cm~(-2)和8×10~(16)ions·cm~(-2)。本文采用多模式扫描探针显微镜技术,包括轻敲模式原子力显微镜、纳米压痕/划痕和导电模式原子力显微镜技术对样品辐照前后的表面损伤进行了分析。结果表明,随辐照剂量的增加,样品表面粗糙度逐渐增加,表面硬度逐渐下降。导电模式原子力显微镜能清晰地观测到样品表面氮泡分布形态,进一步说明材料表面的肿胀是由材料内部高压氮泡产生的。     

加速器联机装置运行状况

2008年武汉大学加速器联机系统初步建成,200 kV离子注入机至透射电镜束线进行了运行调试,开展了气体离子注入单晶Si、GaAs、Ag纳米晶和超临界反应堆材料(C276和6XN)的原位结构研究。结果表明,样品在注入至一定剂量时发生明显多晶和非晶化,单晶Si出现非晶化的临界剂量在10~(14) cm~(-2)。C276材料经1×10~(15)cm~(-2)的Ar离子辐照后,产生尺寸3-12 nm的位错环,其密度随剂量提高而增大,至5×10~(15)cm~(-2)出现多晶,剂量超过3×10~(16) cm~(-2)出现非晶化。在加速器-电镜联机光路上安装在线RBS靶室对离子束辐照材料进行元素成分和晶格定位测试。靠近电镜端安装50 kV低能离子源,开展核材料中氦泡形成过程的原位观测。对RBS/C装置进行数字化改造,用Labview控制系统运行,目前可进行计算机控制的背散射沟道测试。     

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%。     

注氘低活化马氏体钢在电子辐照下的缺陷行为

低活化铁素体/马氏体(RAFM)钢被视为国际热核聚变反应堆以及聚变反应堆的第1壁候选结构材料之一,很多国家均在研究不同的RAFM钢,中国低活化马氏体(CLAM)钢的研究亦正在进行。核聚变会产生氢、氦、氘及氚,这些气体元素与辐照缺陷结合在一起,对材料的辐照性能会产生较大影响。本文对注氘后不同温度下的辐照后微观结构进行研究。试验利用日本北海道大学的JEOL-1300高压电子显微镜研究注氘CLAM钢从室温到873K在1250keV电子辐照下的微观结构变化。研究结果表明,在电子辐照下,注氘产生的缺陷团会出现消失和长大两种现象,意味着间隙型与空位型位错环在注氘过程中同时产生。并研究了注氘产生的空洞。     

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。     

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.     

高能铁离子辐照单晶氧化铝产生的色心研究

室温下利用紫外-可见吸收光谱和荧光光谱技术对1.157GeV的56Fe离子注入辐照的单晶三氧化二铝(α-Al2O3)进行了测量分析,研究了辐照产生的阴离子空位的形成和演化规律.测量结果显示,高能Fe离子辐照产生了多种阴离子空位型缺陷,其中包括F、F 、F2 、F22 和F2心.随入射离子剂量的增加,各类缺陷的数量逐渐增大,并在高剂量时趋于饱和,但各类缺陷间的相对数量存在一定的比例,不随剂量的增加而有明显变化.用单离子饱和损伤模型对实验结果进行了拟合,获得各类色心的产生截面在40-90 nm2之间.与TRIM程序计算结果比较后发现,室温下辐照时阴离子单空位的产生速率约是由核能损过程在低温下产生缺陷速率的一半.     

高温He离子辐照引起的Hastelloy N合金微结构变化研究

本文采用30 keV的He离子辐照Hastelloy N合金,辐照温度为500C,剂量分别为:1×10¹⁵、×10¹⁵、1×10¹⁶He⁺/cm²。利用扫描电子显微镜（SEM）研究了辐照后块体样品的表面形貌。结果表明,辐照后的块体样品均观察到了表面起泡现象。利用透射电子显微镜（TEM）研究了辐照后TEM样品微结构的变化。结果表明,低剂量(1×10¹⁵ He⁺/cm²)辐照的样品中出现了黑斑缺陷;随着辐照剂量的增加,开始出现位错环及纳米级的氦泡,同时黑斑密度减少;当剂量增至1×10¹⁶He⁺/cm²,位错环以及氦泡的尺寸和密度明显增大,晶界处氦泡更加密集。     

燃耗深度对U_3Si_2-Al弥散型燃料元件芯体中气孔的影响研究

辐照过程中,燃料颗粒内部会产生裂变气体形成气孔,将对其热/力学性能造成显著影响。采用带屏蔽的金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对辐照后U_3Si_2-Al弥散型燃料中U_3Si_2燃料颗粒的显微组织进行了观察,统计分析了燃料颗粒内气孔的形貌、尺寸及分布,获得气孔平均尺寸及孔隙率随燃耗深度的变化规律。结果表明,裂变密度在2.34×10~(27)~3.74×10~(27)m~(-3)范围内时,U_3Si_2-Al燃料颗粒中的裂变气体气孔的形貌未发生较大改变,均呈球状。而裂变气体气孔平均尺寸以及孔隙率均随着裂变密度的增加而增大,存在两个阶段:裂变密度在2.34×10~(27)~3.19×10~(27)m~(-3)范围内,稳态增长;裂变密度在3.19×10~(27)~3.74×10~(27)m~(-3)范围内,加速增长。     

国产A508-3钢288℃中子辐照考验

<正>对国产反应堆压力容器用A508-3钢在实验堆中进行了中子辐照考验,用于材料后续的辐照力学性能研究。考验温度为实际服役温度288℃,快中子注量为5×10~(19) cm~(-2)(E1 MeV)。中子辐照考验在中国原子能科学研究院49-2游泳池堆H8湿孔道开展。为达到试验要求,结合堆芯物理参数、H8孔道尺寸和辐照要求,设计了     

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.     

中子活化法测定硅中注磷剖面分布

本文对不同注磷能量和不同剂量(5×10~(14)～1×10~(16)/cm~2)的硅片进行了中子活化分析,测定硅中磷的剖面分布、注入剂量及其射程,方法测量下限为4×10~(10)g。 1.实验部分 1).试样辐照和退火 注磷硅片经酒精清洗后包于铝箔中。硅片与磷标准置于中子通量为7×10~~(13)n/cm~2·s的反应堆中辐照50小时,冷却14天。经过堆中子辐照后的注磷硅片置于管形炉中,在700°～900°e     

热中子辐照提高YBCO和GdBCO超导材料Jc的研究

利用重水反应堆水平孔道热中子对熔融织构生长(Melt-Textured Growth)的YBa_2Cu_3O_(7-y)和GdBa_2Cu_3O_(7-y)超导材料进行辐照研究。前者共8个样品,热中子注量为3.7×10~(11)-1.4×10~(17)cm~(-2);后者共6个样品热中子注量为5.2 ×10~(13)-4.7×10~(16)cm~(-2)。样品辐照前后,用移动样品磁强计测量其磁滞回线并推算出临界电流密度进行比较。YBCO结果表明,当热中子注量大于10~(17)cm~(-2)时,J_c可增加一倍以上。GdBCO样品也有明显增加。在上述热中子注量范围内,J_c值增量随辐照注量增加而增加,并且高场时增加值比低场时更大。这可能是由于随着辐照注量增加,缺陷增多,钉扎中心密度增加,两钉扎中心的相对距离减小。这更有利于高场下的钉扎作用。     

氢在中子辐照硅单晶中的特性

我们采用样品熔融-气体色谱分析方法测得氢气氛区熔的硅单硅中含氢量为1—1.5×10~(17)cm~3,将这种硅单晶放在反应堆内辐照到2×10~(17)n/cm~2的中子剂量,然后作等时和等温退火,测量电阻率、正电子湮没寿命谱。     

喇曼光谱法研究辐照聚合物的气体产值

本文研究了两种典型交联型聚合物在~(60)Coγ射线辐照条件下放出的气体的激光喇曼光谱,通过波数2917cm~(-1),2954cm~(-1)和4157cm~(-1)三处特征谱峰高度与标准谱图的比较,测得辐照聚二甲基硅氧烷放出的各种气体产值:G_(CH_4)=1.05,G_(C_2H_6)=0.23,G_(H_2)=0.58,气体总产值:G_(CH_4-C_2H_6+H_2)=1.86,实验结果表明,在500Mrad剂量以下,辐照样品放出气体的总产值和各种气体的分产值不随剂量而变化,从而给予交联度与剂量成正比以直接证明。用同样方法测得辐照聚乙烯放出的气体产值(G_(CH_2)=2.7),也与辐照剂量无关。     

低能电子辐照对环氧树脂性能的影响

为了研究低能电子辐照对环氧树脂的体积电阻率、邵氏硬度、拉伸强度和官能团结构的影响,本文在电子辐照能量为30 keV,注量率1×10~(11) cm~(-2)·s~(-1),总注量为1.6×10~(14) cm~(-2),真空度10~(-6) Pa条件下,结合国家标准对辐照前、后环氧树脂材料的机械性能和结构进行表征。结果表明,辐照后环氧树脂材料的体积电阻率、邵氏硬度、拉伸强度等宏观物理性能均有下降。傅里叶红外光谱图显示环氧树脂主要官能团强度降低,产生的·H、·OH等自由基与聚合物分子上的羟基与氢结合。研究结果对环氧树脂材料在辐射环境中的使用具有重要意义。     

高温与反应堆辐照对玻璃纤维绝缘电缆的影响

试验在反应堆孔道内进行。所达到的最高累积辐照水平为热中子1.6×10~(20)n/cm~2,快中子(能量≥1 MeV)3.8×10~(19)n/cm~2,γ剂量1.1×10~(11)R。电缆在堆内辐照时的温度一般在550℃以上。试验结果表明电缆性能良好。得到的主要结论有:(1)电缆绝缘电阻受温度影响,与堆功率有关,在一定范围内与辐照积分通量关系不大;(2) 中子与γ射线在电缆上引起感应电流,其大小与堆功率成正比,在一定范围内与辐照积分通量无关,γ射线对感应电流有较大影响;(3)电缆辐照后的机械性能良好。     

压力容器模型钢中富MnNi沉淀籽核构型探究

富Mn Ni沉淀(MNP)是低Cu压力容器钢(如A508-Ⅲ钢)在高剂量(如60~80 a寿期剂量)下引起脆化的主要因素之一,用分子静力学(MS)计算了溶质及缺陷之间的结合能与形成能,依据能量最低原理找出2类可能形成MNP的籽核构型:空位型籽核和间隙型籽核,其中空位型籽核为Cu-空位复合体(Cu-nVac,n≥3);间隙型籽核为混合型FeMn110-X(X为Mn、Ni或Cu等)复合体。     

双束(He+/e-)辐照下氦对12Cr-ODS铁素体钢组织损伤影响研究

利用氦离子(He+)束和电子(e-)束双束同时辐照化学溶胶法制备的新型12Cr-ODS铁素体钢.实验结果表明,辐照初期,随着辐照剂量增加,点缺陷团(黑斑)在基体内形成,密度不断增大,尺寸长大缓慢,辐照剂量为0.8dpa时形成问隙型位错环.不同试验温度下,辐照均产生小尺寸高密度的空洞,随着辐照剂量增加,空洞尺寸长大缓慢,...