Структурные превращения в аморфном металлическом сплаве под воздействием потоков высокоэнергетических ионов и нейтронов

• Автор: Голубок, Дмитрий Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 141 с. : ил.

Глава 1. Литературный обзор

§1.1. Аморфные сплавы

§1.2. Структурные превращения в аморфных сплавах системы Ре-№-8і-В21 §1.3.Основные процессы взаимодействия излучения с твердым телом

1.3.1. Взаимодействие быстрых ионов с твердым телом

1.3.2. Влияние облучения высокоэнергетическими ионами на аморфные сплавы

1.3.3. Взаимодействие нейтронов с твердым телом

§ 1.4. Постановка задачи

Глава 2. Методика эксперимента

§2.1. Приготовление образцов

§2.2. Методы исследования структуры

§2.3. Компьютерное моделирование пробегов быстрых ионов в твердом

теле
Глава 3. Исследования изменения структурного состояния
аморфного сплава Ге77М^ц^7 после облучения
§3.1. Исследования образцов после облучения высокоэнергетическими ионами Аг, Кг, Хе, Ві на ускорителе и
3.1.1. Расчет характеристик облучения тяжелыми ионами высоких энергий
3.1.2. Рентгеновское исследование
3.1.3. Мессбуэровская спектроскопия образцов, облученных ионами Аг,
Кг, Хе и Ві с одинаковым потоком, но с разной энергией
3.1.5. Мессбауэровская спектроскопия образцов, облученных ионами Хе и Ві через металлическую фольгу
§3.2. Исследования образца после облучения нейтронами спектра деления в реакторе ИБР

3.2.1. Расчет дозы повреждений в аморфном сплаве при
облучении
3.2.2. Мессбауэровские исследования изменения ближнего порядка в аморфном сплаве в результате облучения
Литература

Изучение структурных превращений в таких неравновесных системах, как аморфные металлические сплавы, при их облучении потоками заряженных частиц, способными инициировать различные процессы атомной перестройки за счет передачи энергии бомбардирующих частиц атомам твердого тела, представляет большой интерес с двух точек зрения. Во-первых, для радиационной физики твердого тела имеет фундаментальное значение изучение процессов, ответственных за структурно-фазовые превращения в аморфных материалах, известных своей радиационной стойкостью вследствие отсутствия в них дальнего порядка. Здесь особого внимания заслуживают процессы каскадного ионного перемешивания при воздействии частиц высоких энергий, а так же процессы ионизационного возбуждения электронной подсистемы твердого тела, которые могут создавать дополнительные дефекты: кластеры, треки и рекристаллизованные области. Во-вторых, механизм передачи энергии (упругое или неупругое взаимодействие, ионизация) можно целенаправленно изменять путем выбора типа и энергии облучающих частиц, что открывает широкие перспективы использования радиационного воздействия, как инструмента технологической обработки для придания исходно неравновесным металлическим системам требуемого комплекса свойств на микро-, нано- и атомном уровне.
Практическое применение пучков тяжелых ионов очень разнообразно. Свойства веществ, зависящие от структуры и химического состава, можно изменять в зависимости от требований к материалам, тем самым, повышая возможности их использования в той или иной области науки и техники. Полученные новые материалы с индивидуальными, причем настроенными под определенные технические условия, свойствами можно применять для создания новых нанотехнологий, позволяющих получать более точное, меньших размеров оборудование для измерительных приборов в научных

При столкновении электрона с атомом решетки энергия передается не в результате парных столкновений, а вследствие возбуждения колебаний в цепочке атомов, т.е. взаимодействия электронов с фононами, причем электрон может передать энергию колеблющемуся атому решетки (рождение фонона) либо получить порцию энергии (уничтожение фонона). Когда температура электронов и фононов одинакова Т=0, система находится в термодинамическом равновесии, и в среднем процессы рождения и уничтожения фононов не приводят появлению потоков энергии между электронной подсистемой и фононами.
Решеточная температуропроводность твердого тела определяется
скоростью звука и длинной свободного пробега фононов %. =-^Д. Скорость

звука макроскопическая величина, которая определяется массой плотности и слабо зависит от структуры твердого тела, поэтому в аморфном металле ее можно принять равной скорости звука в монокристалле железа: Б-З-Ю5 см/с.
Длину свободного пробега фононов в аморфных металлов можно определить если предположить, что тепловые колебания атомов быстро затухают на длине, равной нескольким межатомным расстояниям, поскольку дальний порядок в аморфных веществах отсутствует. Поэтому длина пробега фононов принимается равной Ая=10'7 см, следовательно Хь~Ю2 см2/с.
Если сравнить характерное время нагрева решетки в следствии передаче энергии электронов 4=^(7У^)7/2 и характерное время охлаждения в результате решеточной теплопроводности Ъ~г02/Х1.- Простое вычисление приводит к очевидному неравенству *А<< Таким образом, процесс охлаждения решетки начинается после того, когда ее пространственный профиль уже сформировался.
На Рис. 18 представлены теоретические кривые, полученные при различных значениях йЕ/йх, зависимости температуры в треке от отношения