Способ определения радиационных точечных дефектов в конструкционных материалах

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАДИАЦИОННЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ по измерению электросопротивления тонких пленок этих материалов в процессе облучения их потоком ионов, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности определения радиационных точечных дефектов внедрения, измерение электросопротивления ведут при температуре T,j , лежащей в интервале Тч,р:Т„,;Тд„, где ,ртемпература отжига дефектов типа Френкеля. Трцтемпература отжига Дефектов внедрения, а энергию обйучающего потока ибнов выбирают из условия d i: Л , где d - толщина облучаемой пленки, О) - пробег ионов облучающего пучка в данном материале.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СО,И ЛЮ

РЕСГ1УБЛИК

0% (11) gag G 01 К 27/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0fHPblTI4l н автсюсномм cWggtaamev (21) 3509818/18-25 (22) 09.11.82 (46) 07.10.84. Бюл. N- 37 (72) Я.М.Фогель, Л.П.Тищенко, Т.И.Перегон и А.Г.Коваль (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени и ордена Дружбы народов государственный университет им. А.М.Горького (53) 543.257(088.8) (56) 1. Голанд А. Новости физики твердого тела. M., "Мир", 1979, вып. 9, с. 243-375.

2. Nomura А. et al. Change of

electrical resistivity of metal films.

bomdarded with helium ions of low

energy. — J. "Appl Phys 1974, ч. 45, В 6, р. 2394-2395. (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ PAj5iAUHОННЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КОНСТРУКПИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ по измерению электросопротивления тонких пленок этих материалов в процессе облучения их потоком ионов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности определения радиационных точечных дефектов внедрения, измерение электросопротивления ведут при температуре Ти „, лежащей в интерва е Тррати,маТвнв где Трр- температура отжига дефектов типа Френкеля.

Т ц — температура отжига дефектов внедрения, а энергию обйучающего потока ибнов выбирают из условия d h, где d — толщина облучаемой пленки, — пробег ионов облучающего пучка в данном материале.

1117521

Изобретение относится к физикохимич еским ме тод чм анализа вещест ва, а именно к способам определения радиа. ционных повреждений на начальной стадии зарождения дефектов в кристаллической структуре твердых тел, и может быть использовано в атомной энергетике. Например, знание условий образования определенных точечных дефектов в конструкционных материалах (таких 1.О как Мо, Ч, Nb и т.д.) позволяет рассчитать срок их службы в ядерных реакторах.

Известен способ определения радиационных точечных дефектов, заключаю- 15 щийся в том, что исследуемый материал облучают потоком ионов и измеряют его электросопротивление. По величине изменения электросопротивления определяют количество радиационныхО дефектов (1j .

Однако этот способ не позволяет определить, какой тип точечных дефектов вызывает прирост электросопротивления, так как в облученнных матери" 5 алах присутствуют дефекты двух типов: собственные точечные дефекты (пары

Френкеля) и примесные (внедренные частицы облучающего ионного потока).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения радиационных точечных дефектов в конструкционных материалах по измерению электросопротивления тонких пленок этих материалов в процессе облучения . По величине прироста электросопротивления опЮ ределяют концентрацию дефектов (2) .

Однако в тонких пленках металла (конструкционного материала) с толщинами, соизмеримыми с длиной пробега ионов облучающего потока, собственные и внедренные радиационные дефекты также не разделены.

Целью изобретения является повышение точности определения радиационных точечных дефектов внедрения в конструкционных материалах.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу определения ра- 5О диационных точечных дефектов в конструкционных материалах по измерению электросопротивления тонких пленок этих материалов в процессе облучения их потоком ионов, измерение 55 электросопротивления ведут при температуре Т,ц, лежащей в интервале

Т, аТ„ Т „, где Т,„- температура отжига дефектов типа Френкеля . Te температура отжига дефектов внедрения, а энергию облучающего потока ионов выбирают из условия d Э, где

d — толщина облучаемой пленки, пробег ионов облучающего пучка в данном материале.

Пример реализации способа.

Пленку ванадия выбирают толщиной

d< = 1500 А (так как для потока ионов

Не с знер.ией 40 кэВ Я для ванадия равна 1500 А) ° Температуру облучения Т„,,„ выбирают выше Т, < и ниже

Т1, . Температуры Т, и Т „определяют следующим образом. Для определения температ . .ы Т р орут пленку V с толщиной d = 300 А (по условию г

+ ф )>d ), облучают ее ионами Не с энергией 40 кэВ при комнатной температуре (дефекты типа пар Френкеля при этой температуре полностью не отжигаются. Измеренное увеличение электро- . сопротивления при розе облучения

10 ион/см составляет 57.. Облучен16 ную пленку затем нагревают до возврата электросоцротивления на обычную температурную зависимость данного материала. Температура, при которой этот возврат происходит, и есть

Т,, так, в нашем случае Т = 300 С.

Для определения Т берут пленку ванадия с толщиной d = 1500 А, облучают ее ионами Не с энергией

40 кэВ (9d<, т.е. большая часть ионов остается в пленке) при комнатной температуре. Затем в процессе нагрева облученной пленки записывается кривая газовыделения внедренного гелия в зависимости от температуры нагрева, Температура начала интенсивного газовыделения гелия и есть Т, В нашем случае Т н = 700 С.

Таким образом, температура облучения Тимлежит в интервале 300 С с, Т „ ?00 С. Концентрация внедренн.:ого гелия оценивается по формуле

С „=>/d g, 100, где Са„- концентрация дефектов внедрения в ат.7.;0 доза облучения образца ионным пучком; д,1 — "îëùèíà пленки, при которой частицы пучка полностью внедряются в пленку; N — число атомов вещества пленки в единице объема.

Увеличение электросопротивления дН в результате облучения в указанных условиях определяется наличием дефектов одного типа, а именно дефектов внедрения. ЬК = С ° ЬК, где rB.

Составитель В.Козлов

Редактор А.Шандор Техред Л.Чикеш Корр ект ор: С . Чер ни

Заказ 7188/27 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Э 1117 прирост электросопротивления на 1 ат.7. дефектов внедрения.

Таким образом, концентрация внед,ренного гелия при дозе облучения

10 ион/см составляет, С = 1 ат."-»

Ь а прирост электросопротивления, измеренный.при этой же дозе, равен 15Х, 521

Использование предлагаемого способа определения радиационных точеч" ных дефектов в конструкционных материалах позволяет определять точечные дефекты внедрения с повьипенной точностью по сравнению с известными способами.