Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами

После облучения кристаллов LiF электронами с энергиями 35 и 100 МэВ в интервале доз 10⁹...10¹⁴ эл/см² обнаружена немонотонная зависимость подвижности дислокаций от дозы, связанная, по-видимому, как с концентрацией и мощностью радиационных дефектов, так и с особенностями процессов двойного поперечног...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2003
Hauptverfasser:	Малик, А.К., Неклюдов, И.М.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України 2003
Schriftenreihe:	Вопросы атомной науки и техники
Schlagworte:	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110889
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами / А.К. Малик, И.М. Неклюдов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 44-46. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-110889
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1108892017-01-07T03:05:36Z Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами Малик, А.К. Неклюдов, И.М. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах После облучения кристаллов LiF электронами с энергиями 35 и 100 МэВ в интервале доз 10⁹...10¹⁴ эл/см² обнаружена немонотонная зависимость подвижности дислокаций от дозы, связанная, по-видимому, как с концентрацией и мощностью радиационных дефектов, так и с особенностями процессов двойного поперечного скольжения. Після опромінення кристалів LiF електронами з енергією 35 та 100 МеВ у інтервалі доз 10⁹...10¹⁴ ел/см² виявлена немонотонна залежність рухомості дислокації від дози, яка зв’язана, мабудь, як з концентрацією та потужністю радіаційних дефектів, так і з особливостями процесів подвійного поперечного ковзання. A nonmonotonic dependence of the dislocation mobilityon fluence was reveled in LiF crystals irradiated by the electrons with energy 35 and 100 Mev at fluences in interval 10⁹...10¹⁴ el/cm² which, to all appearance, is connected to a concentration and capacity of radiation defects and peculiarities of the doublecross sliding. 2003 Article Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами / А.К. Малик, И.М. Неклюдов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 44-46. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1562-6016 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110889 539.12.04:549.541 ru Вопросы атомной науки и техники Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
spellingShingle	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Малик, А.К. Неклюдов, И.М. Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами Вопросы атомной науки и техники
description	После облучения кристаллов LiF электронами с энергиями 35 и 100 МэВ в интервале доз 10⁹...10¹⁴ эл/см² обнаружена немонотонная зависимость подвижности дислокаций от дозы, связанная, по-видимому, как с концентрацией и мощностью радиационных дефектов, так и с особенностями процессов двойного поперечного скольжения.
format	Article
author	Малик, А.К. Неклюдов, И.М.
author_facet	Малик, А.К. Неклюдов, И.М.
author_sort	Малик, А.К.
title	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами
title_short	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами
title_full	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами
title_fullStr	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами
title_full_unstemmed	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами
title_sort	подвижность дислокаций в кристаллах lif, облученных высокоэнергетическими электронами
publisher	Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
publishDate	2003
topic_facet	Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/110889
citation_txt	Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами / А.К. Малик, И.М. Неклюдов // Вопросы атомной науки и техники. — 2003. — № 3. — С. 44-46. — Бібліогр.: 13 назв. — рос.
series	Вопросы атомной науки и техники
work_keys_str_mv	AT malikak podvižnostʹdislokacijvkristallahlifoblučennyhvysokoénergetičeskimiélektronami AT neklûdovim podvižnostʹdislokacijvkristallahlifoblučennyhvysokoénergetičeskimiélektronami
first_indexed	2025-07-08T01:18:13Z
last_indexed	2025-07-08T01:18:13Z
_version_	1837039609837518848
fulltext	УДК 539.12.04:549.541 ПОДВИЖНОСТЬ ДИСЛОКАЦИЙ В КРИСТАЛЛАХ LiF, ОБЛУЧЕННЫХ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ЭЛЕКТРОНАМИ А.К. Малик, И.М. Неклюдов ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина После облучения кристаллов LiF электронами с энергиями 35 и 100 МэВ в интервале доз 109...1014 эл/см2 обнаружена немонотонная зависимость подвижности дислокаций от дозы, связанная, по-видимому, как с концентрацией и мощностью радиационных дефектов, так и с особенностями процессов двойного попереч- ного скольжения. Известно, что облучение щелочно-галоидных кристаллов различными видами частиц, как прави- ло, вызывает упрочнение. Однако в ряде работ [1-4] наблюдалось разупрочнение кристаллов при малых дозах облучения некоторыми частицами и γ-кванта- ми. Уменьшение механических характеристик неве- лико и восстанавливается в процессе отдыха при комнатной температуре. Снижение величинымикро- твердости после облучения высокоэнергетическими электронами до небольших доз обнаружено в кри- сталлах фтористого лития с примесью магния [3]. Разупрочнение этих образцов (как и упрочнение при больших дозах) зависит от концентрации магния и сохраняется в течение длительного времени при комнатной температуре. Радиационное разупрочнение налюдалось также в предварительно деформированных при низких температурах монокристаллах железа и ниобия [4]. В работе [5] приведена схема дозовой зависимо- сти механических характеристик кристаллических материалов, облученных различными видами частиц и излучений. На начальном этапе облучения после инкубационного периода отмечается разупрочнение, сменяющееся упрочнением. Разупрочнение, как пра- вило, связывают с процессами диссоциации имею- щихся в материале вакансий, что обеспечивает раз- биение скоплений, влияющих на подвижность дис- локаций [1], либо с рассасыванием преципитатов в примесных кристаллах при генерации вакансий в процессе облучения [3]. Можно ожидать, что концентрация радиацион- ных дефектов, возрастающая по мере облучения, может не только уменьшить подвижность дислока- ций, повышая тем самым механические характери- стики кристаллов, но в некоторых случаях и способ- ствовать их перемещению. В настоящей работе ис- следовано влияние малых доз при облучении высо- коэнергетическими электронами на величину пробе- га лидирующих дислокаций в кристаллах фтористо- го лития. Эта величина, а следовательно, упрочне- ние или разупрочнение кристалла, определялись по длине лучей звезды фигур травления, полученной после воздействия сосредоточенной нагрузки и по- следующего химического травления. Эксперименты проводились на образцах, выко- лотых из монокристалла, выращенного в вакууме по методу Киропулоса. Кристаллы размером 3х4х5 мм отжигались при 7500С в течение 20 ч и охлаждались в печи со скоростью 200/ч. Плотность дислокаций после такой обработки составляла ≈104 cм -2. Облучение проводилось пучками электронов с примесью γ-квантов с током от 0,1 до 1 мкА и с энергией 35 и 100 МэВ. Интегральная доза изменя- лась от 109 до 1014 эл/cм2. Температура при облучении не превышала 300. Сосредоточенная нагрузка создавалась вдавлива- нием на грань (001) корундового индентора с углом при вершине 900 на приборе ПМТ-3 при нагрузке 10г. Выдержка под нагрузкой 10 с. Предел текуче- сти и критические скалывающие напряжения опре- делялись по методике, предложенной в работе [6]. На рис. 1 приведены зависимости длин «крае- вых» лучей розетки от дозы облучения электронами при энергиях 35 и 100 МэВ. Рис. 1. Зависимость длины краевых лучей дислока- ционных розеток от дозы облучения электронами с энергиями 100 (1) и 35 (2) МэВ Видно, что до дозы 1010 эл/см2 наблюдается незна- чительное сокращение лучей. Их дина немного уве- личивается с повышением дозы, и при 1011 эл/см2 до- стигает определенной максимальной величины, не превосходящей исходного значения. Дальнейшее облучение приводит к интенсивному сокращению лучей, причем в большей степени в кристаллах, об- лученных электронами с энергией 100 МэВ. Аналогичным образом изменяется длина и «вин- товых» лучей. В исследованном интервале доз и энергий плотность дислокаций после облучения практически не изменилась. ___________________________________________________________________________________ 44 ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2003. № 3. Серия: Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение (83), с. 44-46. На рис. 2 показаны розетки на поверхности кри- сталлов, облученных электронами с энергией 100 МэВ. Розетки после доз 109…1011 эл/см2 мало отлича- ются по внешнему виду от розеток на необлученном кристалле. Уже начиная от доз 1012 эл/см2 длина лу- чей не только сокращается, но и отличается более четким распределением дислокаций в лучах и большим сокращением винтовых лучей, чем крае- вых. При дозе 1015 эл/см2 и выше винтовые лучи не наблюдаются. Рис. 2. Дислокационные розетки вокруг отпечатка индентора на контрольном образце (а) и после об- лучения электронами с энергией 100 МэВ до доз: 1011 (б); 1013 (в); 1014 эл/см2 (г) При формировании дислокационной структуры розетки, возникающей под воздействием сосредото- ченной нагрузки, наблюдаются все элементарные процессы, происходящие при пластической дефор- мации: зарождение дислокаций, их движение, раз- множение и взаимодействие. Каждый из этих про- цессов, зависящий от наличия и плотности различ- ных структурных нарушений, влияет на размеры и форму розетки. Известно, что движение дислокаций в кристаллах определяется способностью к преодо- лению барьеров различной природы, к которым от- носятся и барьер Пайерлса, и различной мощности дефекты: точечные и их комплексы, примеси, дис- локации и др. Влияние точечных препятствий на подвижность дислокаций определяется не только концентрацией, но и их пространственным расположением. В работе [7] было показано, что продавливание дислокаций через квадратную сетку точечных дефектов требует большей величины продавливающего напряжения, чем сетка случайно расположенных. Исходя из это- го можно предположить, что на начальном этапе об- лучения (108...1010 эл/см2) некоторое сокращение лу- чей розетки, т.е. незначительное упрочнение кри- сталла, обусловлено регулярностью в расположении радиационных дефектов в решетке, что характерно при облучении высокоэнергетическими электрона- ми [8]. Пластическая деформация определяется не толь- ко подвижностью дислокаций, но и их количеством [9]. Процессы движения и размножения дислокаций взаимосвязаны. Размножение дислокаций может происходить лишь в процессе их движения и во многом зависит от внутренней структуры кристалла, т.е. от наличия различных дефектов. В ЩГК размножение дислокаций происходит с помощью механизма двойного поперечного сколь- жения винтовых компонентов дислокаций. На пара- метры этого процесса оказывают влияние плотность и мощность имеющихся в кристалле дефектов, а также неоднородность полей внутренних напряже- ний. Под действием внешнего напряжения источник будет генерировать дислокационные петли, если вы- полнены следующие условия [10]: кр = τ Gb ; (1) τυπ )1(8 − = Gbhh кр , (2) где  – длина дислокационного сегмента; h – рас- стояние между плоскостями скольжения; G – мо- дуль сдвига; τ – критическое скалывающее напряже- ние; b – величина вектора Бюргерса; υ – коэффици- ент Пуассона. В облученных кристаллах величина  зависит от концентрации вводимых радиацией дефектов N. Со- гласно оценкам, выполненным по результатам работ [11,12], каждый высокоэнергетический электрон со- здает 100...1000 точечных дефектов в зависимости от энергии. Исходя из предположения, что дефекты размещены в объеме кристалла равномерно, можно определить длину дислокационного сегмента как N-1/3. На рис. 3 приведена зависимость этой величины от дозы электронов с энергией 100 МэВ (кривая 1). Из рисунка видно, что довольно быстрое сокраще- ние расстояния между дефектами наблюдается до доз 1011 эл/см2, дальнейшее увеличение дозы сказы- вается в меньшей степени. Характер изменения кр с дозой носит иной характер: вначале незначитель- ный рост, затем спад, причем при дозе 1014 эл/cм2 значения  и кр. практически совпадают. Анало- гичным образом изменяется и h кр , но величина его на порядок меньшекр. До дозы 1011 эл/см2 соотно- шения [1] и [2] выполняются, но, по-видимому, наи- более благоприятные условия для двойного по- перечного скольжения создаются при дозе ≈1011 эл/см2, что и приводит к некоторому разупорядоче- нию. Увеличивающаяся плотность дефектов с ростом дозы от 1012 эл/см2 и выше приводит к уменьшению  и h. Как видно из рис.3, условия (1) и (2) не вы- полняются в этом интервале доз. В зависимости от величин  и h в результате двойного поперечного скольжения винтовых дислокаций, согласно работе [13], возможно образование точечных дефектов, ди- 45 полей винтовых дислокаций, лежащих в плоскости поперечного скольжения, а также краевых диполей. Взаимодействие этих дефектов между собой, а так- же с радиационными нарушениями приводит к тор- можению дислокаций и, как следствие, к сокраще- нию лучей розетки фигур травления. Рис. 3. Зависимость расстояния между точечными препятствиями (1) и критической длиной дислока- ционных сегментов (2) от дозы облучения электро- нами с энергией 100 МэВ На основании полученных результатов можно сделать заключение, что подвижность дислокаций в облученных кристаллах LiF зависит как от концен- трации напряжений, создаваемых облучением, так и от характера взаимодействия дислокаций с радиаци- онными дефектами. Наблюдаемое разупрочнение при дозе ~1011 эл/см2 обусловлено, по-видимому, большей мобильностью винтовых компонент дисло- каций, связанной с активизацией процессов двойно- го поперечного скольжения. ЛИТЕРАТУРА 1.В.А. Макара, М.М. Новиков. Об эффектах упроч- нения и разупрочнения кристаллов при γ- и рентге- новском облучении //Физика и химия обработки ме- таллов. 1973, № 6, с. 137–141. 2.Ю.С. Боярская. Деформирование кристаллов при испытаниях на микротвердость. Кишинев: «Шти- инца», 1972, с. 202. 3.И.М. Неклюдов, А.К. Малик, Л.М. Перунина. Влияние облучения высокоэнергетичными электро- нами (250 МэВ) на микротвердость и плотность кри- сталлов LiF иLiF:Mg //Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиационных поврежде- ний и радиационное материаловедение». 1989, вып. 3(50), с. 66–68. 4.A. Sato, T. Mifun, M. Meshii. Irradiation Softening in Pure Iron Single Crystals //Phys.stat.sol. (a). 1973, 18, p. 699–709. 5.В.Ф. Зеленский, И.М. Неклюдов. Радиационные повреждения в металлах и сплавах при облучении нейтронами, ионами и электронами //Вопросы атомной науки и техники. Серия: «Физика радиаци- онных повреждений и радиационное материалове- дение». 1984, вып.1 (29), 2(30), с. 46–73. 6.Л.М. Сойфер, М.Г. Буравлева, З.А. Щеголева. Ис- следование жесткости щелочно-галоидных кристал- лов с помощью дислокационных розеток //УФЖ. 1971, № 16, с. 1107–1113. 7.А. Формен, М. Мэйкин. Движение дислокаций сквозь хаотические сетки препятствий //Актуальные вопросы теории дислокаций. М.: «Мир», 1968, с.200–215. 8.Ван Бюрен. Дефекты в кристаллах. М.: «ИЛ», 1962, 226 с. 9.В.З. Бенгус. Скорость размножения и источники подвижных дислокаций //Динамика дислокаций. Киев: «Наукова думка», 1975, с. 315–333. 10.А.А. Предводителев, Н.А. Тяпунина, Г.М. Зинен- кова, Г.В. Бушуева. Физика кристаллов с дефекта- ми. М.: Изд-во МГУ, 1986, 207 с. 11.Р.И. Гарбер, А.К. Малик, Л.М. Перунина, В.А. Ткаченко, В.А. Стратиенко. Влияние облучения электронами с энергией 250 МэВ на плотность и твердость кристаллов фтористого лития //ФТТ. 1975, №.17, с.596–598. 12.Р.И. Гарбер, А.К. Малик. Механические характе- ристики фтористого лития, облученного высоко- энергетическими электронами //ФТТ. 1977, № 19, с. 643–1649. 13.Б.И. Смирнов. Дислокационная структура и упрочнение кристаллов. Л., 1981, 80 с. РУХЛИВІСТЬ ДИСЛОКАЦІЙ В КРИСТАЛАХ LiF, ОПРОМІНЕНИХ ВИСОКОЕНЕРГЕТИЧНИМИ ЕЛЕКТРОНАМИ А.К. Малик, І.М. Неклюдов Після опромінення кристалів LiF електронами з енергією 35 та 100 МеВ у інтервалі доз 109...1014 ел/см2 виявлена немонотонна залежність рухомості дислокації від дози, яка зв’язана, мабудь, як з концентрацією та потужністю радіаційних дефектів, так і з особливостями процесів подвійного поперечного ковзання. DISLOCATION MOBILITY IN LiF CRISTALS IRRADIATED BY HIGH-ENERGY ELECTRONS A.K. Malyk, I.M. Neklyudov A nonmonotonic dependence of the dislocation mobilityon fluence was reveled in LiF crystals irradiated by the electrons with energy 35 and 100 Mev at fluences in interval 109...1014 el/cm2 which, to all appearance, is connected to a concentration and capacity of radiation defects and peculiarities of the doublecross sliding. 46 УДК 539.12.04:549.541 А.К. Малик, И.М. Неклюдов ННЦ ХФТИ, г. Харьков, Украина

Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами

Institution

Ähnliche Einträge