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质子、中子、电子、离子辐照有什么区别? 第1页

  

user avatar   spacexi 网友的相关建议: 
      

差别还是蛮大的,电子辐照能量低,作用区域小,但好处是可以通过高压或者超高压tem实现原位观察。

离子辐照和质子辐照是一类,能量相对要高,dpa可以很高,操作起来也很容易,但是缺点在于作用深度不到1微米。多用来模拟中子辐照,但是问题在于现在深入研究表明模拟的程度很低。

中子辐照作用深度极大,所以辐照后可以测宏观力学性能变化。但是实验周期很长,还要考虑中子核反应带来的放射性,数据采集非常麻烦。


user avatar   jiehou1993 网友的相关建议: 
      

这几种不同类型的辐照,主要都是通过离位损伤(把原子撞离其正常位置)产生空位、间隙原子等晶体缺陷,进而影响材料宏观性能。几种辐照的主要区别在于缺陷产生的深度和形式。

电子辐照是最简单的。电子虽然带电荷,但是质量很轻,向其他原子的能量传递效率特别低,所以电子辐照产生离位损伤的阈值很高,一般在100keV以上。并且由于电子辐照由于能量传递效率低,一次一般只撞离一个原子,产生一对Frenkel缺陷对。

中子不带电,必须与原子核靠得很近才有相互作用,因此和原子的碰撞概率很低,平均自由程较大,穿透深度比较深,可以达到毫米甚至厘米级别,会引起材料整体上的肿胀、脆化等。当中子撞离某原子时,一般会赋予该初级离位原子(primary knock-on atom, PKA)较大的动能。由于这个初级离位原子是带电的,和其他原子的作用较强,碰撞概率自然就很高,会迅速碰撞其他原子,引发一个级联碰撞(cascade),即在很小的范围(nm级别)内产生大量碰撞,从而产生集中分布的缺陷。

离子是带电的,与材料中的原子相互作用较强,因此在被材料慢化的快。一般来说离子辐照的损伤区域局限在表面微米级别,对块体的性质影响不大。

质子辐照其实就是氢离子辐照,辐照损伤上和普通离子辐照类似。但由于氢离子是最轻的离子,带电量也最小,碰撞时能量传递效率较低,因此辐照缺陷分布稍微深一些。另外,如果辐照剂量很大,滞留在材料中的氢元素会聚集在辐照缺陷内形成氢分子,引起很严重的表面起泡、脱落。

另外,中子辐照在核能领域是比较现实的问题,尽管三种辐照差别还是挺大的,但由于高能高通量的中子很难获得,学术界还是经常用电子、离子辐照来模拟中子辐照的效果。




  

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