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...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2003 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2003
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110889 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | 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. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860011688066023424 |
|---|---|
| author | Малик, А.К. Неклюдов, И.М. |
| author_facet | Малик, А.К. Неклюдов, И.М. |
| 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. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | 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.
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.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:42:42Z |
| format | Article |
| 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 меньшекр. 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
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-110889 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:42:42Z |
| publishDate | 2003 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Малик, А.К. Неклюдов, И.М. 2017-01-06T17:02:11Z 2017-01-06T17:02:11Z 2003 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 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110889 539.12.04:549.541 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. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами Рухливість дислокацій в кристалах LiF, опромінених високоенергетичними електронами Dislocation mobility in LiF cristals irradiated by high-energy electrons Article published earlier |
| spellingShingle | Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами Малик, А.К. Неклюдов, И.М. Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| title | Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами |
| title_alt | Рухливість дислокацій в кристалах LiF, опромінених високоенергетичними електронами Dislocation mobility in LiF cristals irradiated by high-energy electrons |
| 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_short | Подвижность дислокаций в кристаллах LiF, облученных высокоэнергетическими электронами |
| title_sort | подвижность дислокаций в кристаллах lif, облученных высокоэнергетическими электронами |
| topic | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| topic_facet | Физика радиационных повреждений и явлений в твердых телах |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/110889 |
| work_keys_str_mv | AT malikak podvižnostʹdislokaciivkristallahlifoblučennyhvysokoénergetičeskimiélektronami AT neklûdovim podvižnostʹdislokaciivkristallahlifoblučennyhvysokoénergetičeskimiélektronami AT malikak ruhlivístʹdislokacíivkristalahlifopromínenihvisokoenergetičnimielektronami AT neklûdovim ruhlivístʹdislokacíivkristalahlifopromínenihvisokoenergetičnimielektronami AT malikak dislocationmobilityinlifcristalsirradiatedbyhighenergyelectrons AT neklûdovim dislocationmobilityinlifcristalsirradiatedbyhighenergyelectrons |