Способ облучения материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) О) ЕТЕНИЯ Е ЕЛЬСТ 8 У ОМУ СВ К АВТ ГОСУДАРСТВЕНЮЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Харьковский государственный унивситет им, А,М.Горького(56) Авторское свидетельство СССРМ 1267489, кл, 6 21 6 1/10, 1984.Авторское свидетельство СССРМ 1267488, кл. б 21 6 1/10, 1984. 54) СПОСОБ ОБЛУЧЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ Изобретение относится к ядерной физике, а именно к способам и устройствам для облучения образцов и иэделий ионизирующим излучением, и предназначено для использования в научных и прикладных целях, например для модифицирования материалов, легирования пучками ускоренных ионов, а также для исследования радиаци. онных эффектов,Цель изобретения - повышение точности й скорости воспроизведения заданного профиля расп редел ения и родуктов взаимодействия заряженных части с веществом при повышенных температурах. Физическая сущность предлагаемого способа со.стоит в том, чтобы в процессе облучения при повышенных температурах уменьшить изменение со временем профиля продуктов, связанное с термической и радиационно- стимулированной диффуэией. Это достигается путем поддержания в облучаемом веществе малых градиентов концентрации образующихся продуктов облучения за счет(3)5 0 01 М 23/00 ние: в радиационной техниобретения: материалы облуускоренными заряженными сированной энергией через х поочередно поглотителей ны, время облучения в кажревышает времени диффуэиния профиля распределения одействия заряженных чам, а число циклов выбирают я достижения заданной веваемых по циклам интег- , 2 табл 1 ил.(57) Использова ке. Сущность из чают по циклам частицами с фик набор сменяемы различной толщи дом цикле не и онного расплыва продуктов взаим стиц с вещество достаточным дл личины накапли ральных зарядов сокращения времени облучения через каждый поглотитель с быстрой смены поглотителей таким образом. что заметные градиенты концентрации продуктов облучения существуют в материале в течение ограниченного времени, меньшего времени диффузионного расплывания.Сущность изобретения поясняется на чертеже, где на вертикальной оси отложены значения дозы радиационного воздействия (число внедренных атомов при легировании, число радиационных дефектов или других продуктов облучения) в зависимости от глубины проникновения облучающих частиц, Полный заданный профиль распределений 1 создается как сумма нескольких пространственно подобных ему профилей(3 и 2), каждый из которых является результатом одного, двух и т. д. до К циклов облучения. Внутри каждого цикла заданный профиль образуется за счет облучения через сменяемые специально подобранные поглотители. Характерные времена диффузии при типич1822953 е=1 зарядов. 55 ных температурах облучения приведены в табл, 1, Иэ табл. 1 видно, что с ростом температуры время диффузии быстро уменьшается, становясь меньше характерных времен облучения.Предлагаемый способ реализован следующим образом.Необходимо провести облучение поверхности алюминиевого объекта с целью создания в материале радиационных дефектов плотностью 10 смещ/атом равномерно до глубины 4 мкм, для облучения испольэовать ускоренные ионы алюминия.Исходный профиль распределения радиационных дефектов С(х) получаем расчетным путем аналогично работе. При энергии ионов ЕА - 9 МэВ глубина обработки будет соответствовать заданной- 4 мкм, Ширину 1 о выбираем на уровне 50высоты пика С(х) 1 о = 0,9 мкм, Предполагаем температуру в процессе облучения Т = 400 К = 127 С, По формулам находим коэффициент диффузии продуктов взаимодействия облучающих частиц с веществом О(Т) = 2,9410 см 2/с и время диффузионного расплывания профиля распределения С(х), сформированного в одном облучаемом слое то = 1 о/О - 2,75 с. Толщину поглотителей изменяем с одинаковым шагом Оо, полное число поглотителей ч находим как целую часть числа ( /оо), Коэффициенты ц рассчитывали иэ условия минимума уклонения получаемого распределения Ф(х) от заданного, при этом Фх) = Й цеСех + е - 1 бо,где х - координата, принимающая значения отОдо,В табл, 2 приведены значения це для ч = 6 и Оо = 0,8 мкм в относительных единицах,Абсолютные значения це вычисляли по ЗНаЧЕНИЮ Се ПрИ Е = 1, КОтсрОЕ В СВОЮ ОЧЕ- редь равно где О - 10 смещ,/атом - тре 2 буемая доза повреждения, о,6 10см - сечение образования смещений в максимуме кривой С(х).Полное время облучения через каждый поглотитель о- с 1 ц 1, 11=- ц/ - время облучения через первый поглотитель, а ) - интенсивность излучения, Для условий облучения на циклотроне - 10 част/см время с 1 = 280 с.14 2Значение К - 11/то =100. Таким образом проводят облучение через каждый из шести поглотителей в течение времени меньшего или равного то Ю,8 с. В результате заданный профиль формируется как сумма не скольких циклов (100), в каждом иэ которых 10 за малое время создается практически безградиентное распределение продуктов взаимодействия бомбардирующих частиц с веществом, пространственно подобное заданному, то есть заданный профиль постепенно накапливается одновременно на всех глубинах.Повышение скорости радиационной обработки по сравнению с прототипом за счет предотвращения диффуэион ного распл ы вания профиля этой эоны при повышенных температурах.Таким образом, использование предлагаемого способа облучения материалов обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества:1. Возможность проведения облученийс целью создания заданного профиля радиационной обработки при повышенных температурах,2. Ускорение процесса радиационнойобработки при повышенных температурах за счет уменьшения вредного влияния диффузии атомов или ионов в материале. Формула изобретения Способ облучения материалов, ускоренными заряженными частицами с фиксированной энергией через набор сменяемых поочередно поглотителей различной толщи ны,отл ича ющи йс я тем, что,с целью.повышения точности и скорости воспроиз ведения заданного профиля распределенияпродуктов взаимодействия заряженных частиц с веществом при повышенных темпе ратурах, облучение проводят по циклам, приэтом время облучения через поглотители в каждом из циклов выбирают не превышающим время диффузионного распыления профиля распределения продуктов взаимо действия заряженных части с веществом, ачисло циклов облучения выбирают достаточным для достижения заданной величины накапливаемых по циклам интегральных1822953 Таблица 1 Таблица 2 0,70 0,825 0,60 0.575 0,375 Составитель С, ПисьменецкийТехред М,Моргентал Коррект озари агов дактор Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 каз 2177 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5