Быстролетящие ионы

Ионные пучки успешно применяются и для моделирования воздействий радиации и сильного нейтронного излучения, имеющих место внутри ядерных реакторов-размножителей. В 70-х годах было обнаружено, что металлы, находящиеся внутри активной зоны реакторов-размножителей, как бы разбухают, увеличивая свой объем на несколько процентов. Это обстоятельство необходимо учитывать при разработке допусков на механические параметры деталей, используемых в реакторах. Оказалось, что причиной такого разбухания являются плотные каскады смешений в кристаллической структуре металлов, возникающие под действием нейтронов. Из-за высокой температуры в реакторе накапливающиеся вакансии ведут к образованию пор в объеме металла. Для поиска сплавов, которые могли бы противостоять этому нежелательному явлению, потребовалось средство для их испытания в лабораторных условиях. Для этой цели была использована ионная бомбардировка, которая позволила получить такие же деформации кристаллической решетки, но значительно быстрее, чем под действием нейтронов.

Аналогичным образом ионные пучки помогают подбирать вещества для внутренних стенок плазменных аппаратов, применяемых для термоядерного синтеза. Горячая водородная плазма вызывает эрозию большинства металлов: быстролетящие ионы, соударяясь с атомами поверхности, выбивают их полностью. Этот процесс именуется расплавлением. В результате стенки реактора истончаются, а плазма загрязняется. Ионные пучки позволили воспроизвести этот процесс в лаборатории и найти устойчивые сплавы.

Благодаря тому что ионная имплантация позволяет «пропитать» поверхностный слой и создать в нем

практически любую концентрацию примеси, она стала мощным средством исследования поведения веществ в сплавах. Например, точное измерение скорости диффузии примесных элементов в металле можно выполнить только при высокой температуре. Из-за того что ионная имплантация позволяет точно контролировать глубину проникновения примесных ионов, с ее помощью можно создать значительно более высокую концентрацию и более крутой градиент концентрации примесей, чем обычным сплавлением. В результате диффузию, которая проявляется в виде изменения профиля имплантации (распределения имплантированных атомов по глубине), удается обнаружить и измерить при обычных для металлов рабочих температурах.

 

0 Коментариев

Вы можете быть первым =)

Оставить коментарий