Облучения интегральный

При внедрении ускоренного иона в iTtep.;ure ге.мо он теряет Спок; энергию вследствие упругих столкновений с атомами матрицы (ядерные потери /:„г и из-ia неупругих стоткнонсний с электронами (электронные потери Ее]. Для низких и средних энергий бомбардируемых ионов преобладают /•-"„, а с увеличением энергии иона возрастает вклад Ef. При соударении внедряемого иона с атомами матрицы он может передать им энергию, существенно превышающую пороговую энергию смещения атома с места его расположения в кристаллической решетке облучаемого материала. В случае смещения атома к поверхности твердого тела существует вероятность его выбивания их приповерхностного слоя (распыления). Первично выбитый атом, обладая достаточно большой энергией, может инициировать развитие целого каскада столкновений, сопровождающихся смешением большого числа атомов матрицы. Когда энергии соударяющихся атомов уменьшаются до нескольких ки.то-э.тектрон-вольт. по цепочке на несколько атомных расстояний начинают преобладать замещающие столкновения '.т.е. столкновения без каскадов). Расчеты показывают [81]. что большая часть атомных смещений в каскаде образуется именно путем ншкоэнергетических замещающих столкновений. Столкновительная фаза каскада развивается в течение времени порядка 10 " с, при этом в матрице образуется большое количество дефектов типа вакансий и междоузельных атомов. Большая часть близко расположенных атомов и вакансий (пар Френкеля) за время 10~12 с рекомбинирует. Однако оставшаяся часть дефектов в процессе облучения потоком, состоящим из большого числа ионов, накапливается, объединяется в плоские скопления, образует дислокационные петли и в конечном итоге сетки дислокаций.

Известно [83, 84], что определяющим при воздействии потоков с высокой удельной мощностью (S* 105-107 Вт/см2) является интенсивный разогрев облучаемого материала с возможным, в зависимости от удельной мощности потока, плавлением, вскипанием и испарением поверхностного слоя с последующим высокоскоростным охлаждением за счет отвода тепла в более глубокие слои обрабатываемой мишени. Однако конфигурация и динамика тепловых полей, глубина проникновения заряженных частиц в вещество, физические характеристики и особенности кристаллической структуры (например, ее стабильность в условиях облучения) могут существенно, а зачастую принципиально изменить фазово-структурное состояние не только поверхностного слоя, но и всего объема обрабатываемого объекта.

** Здесь и ниже количество поглощенной энергии (доза) ^-облучения независимо от типа облучаемого материала выражено в эргах на 1 г углерода. Указанные в книге значения дозы соответствуют энергии излучения, поглощенной ионизационной камерой с наполнением С02 и с графитовыми стенками, в расчете на 1 г углерода, и поэтому они характеризуют скорее радиационное поле, чем фактически поглощенную разными веществами энергию — Прим. научн. ред.

Все топлива и смазочные материалы, за исключением некоторых компонентов консистентных и сухих смазок, являются органическими соединениями или смесями органических соединений различной сложности. Поэтому различные механизмы рассеяния энергии излучения, включающие выброс протонов, ионизацию и возбуждение, в конечном счете приводят к химической деструкции облучаемого материала и к образованию новых химических структур.

лений внедренных атомов, препятствующих движению дислокаций, а образование скоплений внедренных атомов и их рост начинаются не сразу, а после определенного «инкубационного» периода облучения. Продолжительность этого периода определяется упругими и диффузионными константами облучаемого материала и температурой при облучении.

Единица измерения рад определяется как поглощенная доза ионизирующего излучения, равная 100 эрг на грамм, независимо от природы излучения и состава облучаемого материала. Облучение мягкой ткани при экспозиционной дозе 1 р примерно соответствует поглощенной дозе 1 рад, а в костной ткани оно более 1 рад. Обладая большей общностью в физическом смысле, рад не вполне подходит в качестве меры биологической опасности. В этих целях была введена другая единица измерения, называемая бэр — биологический эквивалент рада. 1 бэр равен поглощенной дезе облучения в 1 рад, умноженной на коэффициент качества QF* (табл. 5.3). Коэффициент качества рассматриваемого излучения определяется как частное отделения поглощенной дозы облучения уквантами с энергией 200 кэз, вызывающей определенный биологический эффект, на поглощенную дозу рассматриваемого излучения, вызывающую тот же биологический эффект. Коэффициент качества, безусловно, зависит от того биологического эффекта, который выбран для сравнения. Выбирая для каждого типа излучения в качестве стандартного биологически наиболее важный эффект, удалось получить единую систему эквивалентов, которая исключает недооценку биологического воздействия поглощенной дозы независимо от типа излучения. Поэтому доза облучения, выраженная в бэрах, обладает свойством аддитивности.

Величину Ф можно рассматривать как расстояние, проходимое всеми нейтронами в секунду в 1 см3 облучаемого материала. Тогда 2 есть вероятность взаимодействия нейтрона на единичной длине его пути.

R — поток ядер отдачи с поверхности облучаемого материала, атом/ (см2 • сек) R' — поток ядер отдачи с поверхности слоя

Длительность инкубационного периода зависит также от химического состава и исходной структуры облучаемого материала,

где Р измеряется в кВт, в — в мрад, b — в см. Конкретное значение Т будет определяться, естественно, помимо Вт, теплофизическими коэффициентами облучаемого материала. Так, например, согласно (2.50) лазер с Вт = 1 (Р = 1 кВт, 0 = 1 мрад и ba ~ 1 см) в отсутствие лучистых потерь в состоянии обеспечить нагрев материала с теплопроводностью алюминия и коэффициентом поглощения—А ~ 0,01 до--F-rs: 50fr К. --------

При внедрении ускоренного иона в твердое тело он теряет свою энергию вследствие упругих столкновений с атомами матрицы (ядерные потери Еп) и из-за неупругих столкновений с электронами (электронные потери Ее). Для низких и средних энергий бомбардируемых ионов преобладают Е„, а с увеличением энергии иона возрастает вклад Ее. При соударении внедряемого иона с атомами матрицы он может передать им энергию, существенно превышающую пороговую энергию смещения атома с места его расположения в кристаллической решетке облучаемого материала. В случае смещения атома к поверхности твердого тела существует вероятность его выбивания их приповерхностного слоя (распыления). Первично выбитый атом, обладая достаточно большой энергией, может инициировать развитие целого каскада столкновений, сопровождающихся смещением большого числа атомов матрицы. Когда энергии соударяющихся атомов уменьшаются до нескольких кило-электрон-вольт, по цепочке на несколько атомных расстояний начинают преобладать замещающие столкновения (т.е. столкновения без каскадов). Расчеты показывают [811, что большая часть атомных смещений в каскаде образуется именно путем низкоэнергетических замещающих столкновений. Столкновительная фаза каскада развивается в течение времени порядка 10~13 с, при этом в матрице образуется большое количество дефектов типа вакансий и междоузельных атомов. Большая часть близко расположенных атомов и вакансий (пар Френкеля) за время 10~12 с рекомбинирует. Однако оставшаяся часть дефектов в процессе облучения потоком, состоящим из большого числа ионов, накапливается, объединяется в плоские скопления, образует дислокационные петли и в конечном итоге сетки дислокаций.

Свойство Характеристика образца Исходная величина Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, Примечание Литература

Свойство Характеристика образца Исходная величина Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, "С Примечание Литература

Свойство Характеристика образца Исходная величина Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтроп/см2 Температура облучения, % Примечание Литература

Свойство Характеристика образца (плотность, s/смЗ) Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, °С Примечание Литература

Свойство Характеристика образца (ПЛОТНОСТЬ, 8/СЛ13) Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, пейтрон/см2 Температура облучения, °С Примечание Литература

Свойство Характеристика образца (плотность, г/смЗ) Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон /cju2 Температура облучения, °С Примечание Литература

Свойство Образец Изменение после облучения, % Интегральный поток нейтронов, нейтрон/см^ Температура при облучении, °С Примечание Литература

Свойство Обраэец Исходное значение Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, "С Примечание Литература

Свойство Образец Исходное значение Изменение вследствие облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, °С Примечание Литература

Свойство Образец Изменение после облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура облучения, °С Примечание Литература

Свойство Форма ZrOa в образце Изменение после облучения, % Интегральный поток, нейтрон/см^ Температура при облучении, °С Примечание Литература

Подобные эффекты имеют место в РЬТЮ3 и KNb03, где кубическая структура образуется при меньших дозах облучения (интегральный поток