Поведение систем металл-водород при радиационном воздействии

• Автор: Черданцев, Юрий Петрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 284 с. : ил.

Глава 1. Водород в металлах и радиационное воздействие

1.1. Общие вопросы взаимодействия водорода с металлами

1.1.1. Проникновение и состояние водорода в металле

1.1.2. Взаимодействие водорода со сталью

1.1.3. Взаимодействие водорода с титаном. Гидриды

1.1.4. Способы насыщения металлов водородом

1.1.5. Влияние дефектов структуры при наводороживании

1.2. Физические основы процессов радиационно-стимулированной диффузии водорода в металлах и сплавах

1.2.1. Диффузия водорода в металлах

1.2.2. Ускорение диффузии при облучении

1.2.3. Упорядочение структуры металла при облучении

1.2.4. Влияние возбуждения электронной подсистемы на дефектную структуру металлов и сплавов
1.3. Влияние ионного пучка на миграцию водорода в металлах
1.4. Выводы
Глава 2. Разработка неразрушающих методов анализа систем металл-водород
2.1. Ядерно-физические методы анализа водорода
2.1.1. Краткая характеристика существующих ядерно-физических методов анализа водорода
2.1.2. Метод ядер отдачи
2.1.3. Метод резерфордовского обратного рассеяния
2.2. Атомные методы анализа водорода
2.2.1. Особенности анализа изотопов водорода в металлах методом ВИМС
2.2.2. Метод термостимулированной десорбции

2.2.3. Методика определение содержания водорода в металлах в процессе электролитического насыщения
2.3. Методы анализа дефектов структуры материала
2.3.1. Методы позитронной аннигиляции
2.3.2. Использование методов электронной, оптической и термоволновой микроскопии для диагностики систем металл-водород
2.3.3. Метод акустической эмиссии
2.3.4. Измерение скорости распространения звуковых волн в системах металл-водород
2.4. Разработка неразрушающих методов диагностики систем металл-водород
2.4.1. Использование резонансов в упругом рассеянии заряженных частиц на ядрах для анализа изотопов водорода
2.4.2. Перспективы использования радиоактивных а-источников для анализа дейтерия
2.4.3. Разработка методики исследования миграции водорода в
металлах под действием ионизирующего излучения
2.4.6. Разработка способа снижения погрешностей измерений при исследовании миграции Н неразрушающими методами
2.5. Математическое обеспечение методов исследования систем металл-водород
2.5.1. Извлечение информации из энергетических спектров ядер отдачи и резерфордовского обратного рассеяния
2.5.2. Моделирование профилей распределения имплантированных ионов Н и Не в металлах
2.6. Выводы

Глава 3. Исследование миграции водорода в металлах и сплавах
под действием пучков ускоренных ионов
3.1.Особенности миграции водорода в металлах при облучении ускоренными ионами азота
3.1.1. Радиационно-стимулированная миграция водорода в гидридах и дейтеридах V и гг
3.1.2. Особенности накопления и миграции водорода в ниобии
3.1.3. Динамика накопления и выхода водорода из бериллия
3.2. Миграция водорода в титане под действием ускоренных ионов гелия
3.2.1. Использование метода ядер отдачи
3.2.2. Применение метода РОР
3.3. Влияние имплантированного гелия на динамику миграции Н в металлах и сплавах
3.3.1. Динамика миграции водорода в ванадии
3.3.2. Влияние имплантированного гелия на динамику миграции Н в сплавах титана
3.3.3. Влияние дозы имплантации и последовательности внедрения
ионов Н и Не на динамику миграции примесного водорода в сталях
3.4: Миграция водорода в металлах при распылении поверхности
ионным пучком
3.5. Выводы

более эффективны в случае одновременного анализа Н и Не методом ядер отдачи.
В комплекс кроме циклотрона, являющегося базовой установкой стенда, входят два низкоэнергетических источника ионов H(D) и Не. Если стенд используется в качестве имитатора воздействия высокотемпературной плазмы и продуктов термоядерного синтеза, то пучки тяжелых ионов циклотрона выполняют две функции. С одной стороны, они имитируют нейтронные потоки, с другой - тяжелые ионы являются анализирующими частицами в методе ЯО и методе резерфордовского обратного рассеяния (POP).
Установка позволяет:
1. Производить облучение образцов моноэнергетическим пучком ионов H(D) с энергией 1 - 50 кэВ плотностью тока до 10 мкА/см2 и без нарушения вакуума определять интегральное содержание и распределение этой примеси.
2. Производить облучение поверхности образцов ионами Не с энергией 1 -50 кэВ и исследовать его накопление и распределение.
3. Производить одновременное или последовательное облучение поверхности материала ионами Н и Не и одновременный анализ этих примесей.
4. Проводить имплантационные эксперименты для температур мишеней от -100 до +600 °С.
5. Методом POP в процессе облучения или других воздействий исследовать профиль концентрации основных элементов матрицы.
6. Исследовать миграцию легких примесей под действием ионов водорода, гелия, азота, углерода, кислорода с энергией ~ 1 МэВ/нуклон.
7. Исследовать процессы распыления поверхности пучками ионов.
2.1.3. Метод резерфордовского обратного рассеяния
Метод резерфордовского обратного рассеяния традиционно используется для анализа состава, размеров и иных параметров тонких пленок, слоистых структур и поверхностных слоев, массивных образцов [93-96]. Метод наиболее