Закономерности накопления ионно-имплантированного гелия в поверхностных слоях никеля

• Автор: Алимов, Владимир Хасатович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 170 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА I. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕЛИЯ С РАДИАЦИОННЫМИ ДЕФЕКТАМИ

В МЕТАЛЛАХ.

1.1. Процессы дефектообразования в металлах при об

лучении ионами гелия.

1.2. Диффузия гелия в металле. Взаимодействие атомов гелия с дефектами вакансионного типа

1.3. Зарождение и рост гелиевых пузырьков при температурах менее 0,

1.4. Накопление и реэмиссия гелия в металлах

1.5. Влияние облучения примесными ионами на поведение ионноимплантированного гелия

Постановка задачи .

ГЛАВА П. МЕТОД ПОСЛОЙНОГО АНАЛИЗА КОНЦЕНТРАЦИИ ГАЗОВ В
МЕТАЛЛЕ
Заключение
ГЛАВА Ш. НАКОПЛЕНИЕ И РЕЭШССИЯ ГЕЛИЯ В ПРОЦЕССЕ ОБЛУЧЕНИЯ НИКЕЛЯ ИОНАМИ Не
3.1. Накопление ионноимплантированного гелия в никеле
3.1.1. Кинетика накопления 1,59 кэВ Не в никеле
3.1.2. Характерные особенности накопления гелия в никеле .
Выводы.
3.2. Изотопный обмен при последовательном облучении никеля ионами и 3Не
Выводы .
ГЛАВА ЗУ. ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ ИОНАМИ ВОДОРОДА НА ПОВЕДЕНИЕ
И ОННОИМПЛАНТИРОВАННОГО ГЕЛИЯ В НИКЕЛЕ
4.1. Кинетика накопления дейтерия в никеле
Выводы .
4.2. Выделение гелия при облучении системы никель
гелий ионами водорода
4.2.1. Кинетика выделения гелия при облучении систем никельгелий ионами водорода
4.2.2. Модель ионноиндуцированной реэмиссии гелия НО
Выводы .
4.3. Накопление гелия в никеле в условиях одновременного облучения ионами гелия и водорода
Выводы .
ГЛАВА У. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕЛИЯ ПРИ ОКИСЛЕНИИ СИСТЕМЫ ЕЕЛЕ
ГЕЛИЙ.
5.1 Выделение ионноимплантированного гелия в процессе окисления об железа
5.2. Кинетика окисления системы железогелий
5.3. Механизм выделения гелия из окисляющихся слоев железа
Выводы
ЗШЮЧЕНИЕ.
ОБЩИЕ ВЦВОЛУ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА


В процессе имплантации ионы гелия с энергией Е0 1 кэВ передают посредством упругих столкновений некоторую энергию атомам металла. Пг1 и тг соответственно массы падаадего иона и атома матрицы 2 . Для никелевых мишеней пороговая энергия ионов е составляет 00 эВ. Расчеты пробегов ионноимплантированного гелия, базирующееся на формализме ЛиндхардаШарфаШиотта, подробно изложены в книгах 4,5 . В настоящей работе мы используем результаты 5 , табл. Таблица 1. Распределения смещений атомов матрицы, вызываемых имплантацией легких ионов, рассчитывались с использованием аналитических выражений 68 и методом математического моделирования 7, 9, . Яр по сравнению с пробегами лег
ких ионов. Форма распределения радиационных смещений, таким образом, тождественна функции потерь энергии легких ионов на атомные столкновения 4, . Е1 , 1. Т минус энергия, затраченная на электронное возбуждение. Для небольших энергий Т менее кэВ Т 0,9 Т . Расчетные распределения смещений атомов решетки 8, показали, что для энергии ионов е в интервале 1 кэВ максимум смещений находится на расстоянии от поверхности, равном 0,50,6 Ир . Общее число смещений зависит как от энергии ионов Уе, так и от массы атомов мишени 8, табл. Таблица 1,2. Г 1. Экспериментально измерить профили распределения смещений, создаваемых имплантацией легких ионов, не удается, хотя косвенное подтверждение расчетных кривых может быть получено из анализа изменения профиля концентрации водорода, внедренного в виде ионов при температуре жидкого азота, в процессе последующего отжига до температуры подвижности междоузельного водорода . Согласно статистическим и динамическим расчетам , большинство пар вакансия собственный междоузельный атом СМА, находящийся в первой координационной сфере, и даже пары, разде
ленные несколькими межатомными расстояниями, будут спонтанно рекомбинировать. Численные расчеты атермической рекомбинации ,, показали, что этот процесс может быть рассмотрен как диффузия и захват вакансиями подвижных частиц СМА. Моделирование на ЭВМ каскадов смещений в никеле, вызываемых первично смещенными атомами с энергией 0,5 кэВ, с учетом спонтанной рекомбинации указывает на возможность образования кластеров из нескольких вакансий. Все эти расчетные результаты относятся к весьма малым дозам облучения. С увеличением дозы облучения и, соответственно, концентрации вакансий, связанных с атомами гелия, коэффициенты спонтанной рекомбинации могут изменяться. Кроме того, само присутствие атома гелия в вакансии приводит к изменению вероятности рекомбинации об этом будет сказано в 1. В работах , была предпринята попытка расчета концентраций вакансий и междоузлий в никеле при температурах подвижности вакансий в условиях нейтронного облучения. Показано, что при больших дозах облучения концентрации дефектов достигают стационарного значения. В заключение этого параграфа необходимо отметить, что кинетика накопления радиационных дефектов в приповерхностных слоях металла, особенно при больших дозах облучения ионами Не , и
процессы формирования стационарных дефектных структур еще недостаточно изучены. Диффузия гелия в металле. Атом гелия может находиться в решетке металла в междоузельном положении е или в положении замещения, образуя комплекс гелии вакансия НеУ . При захвате вакансией атома гелия энергия системы Л7еес понижается на энергию связи гелиевовакансионного комплекса ЕцеУ . Впервые информация об этих энергиях была получена методом машинного моделирования. Авторы работ , определили потенциал взаимодействия атома гелия с атомами металла и рассчитали энергии конфигураций междоузельного гелия и элементарных гелиевовакансионных комплексов. В табл. СЦК и 1ЦК металлов. Энергия растворения равна работе, необходимой для перенесения атома гелия из бесконечности в междоузельное положение. Энергия активации миграции это энергия, требуемая для перемещения атома через седловую точку потенциального рельефа бездефектного кристалла в новое устойчивое положение. Энергию связи атома гелия с вакансией оп
7Л 1 см
Рис. Рис.