加速器-电子显微镜联机进行材料科学研究的新进展

离子或电子辐照引起的材料微结构演变是一个非常复杂的过程.用加速器 电子显微镜联机装置可原位观察载能离子束辐照及辐照后退火引起的材料微结构演变,并确定相应的辐照条件.介绍了近10年来国际上利用加速器 电子显微镜联机装置开展材料科学研究的最新进展.

H-800透射电镜的修复和与离子注入机及串列加速器联机

为建立一套离子注入机和串列加速器-电镜联机装置,对停止运行多年的H-800透射电镜进行了修复,并通过适当改造和防震措施,实现了与离子注入机和串列加速器的联机,可以在离子注入现场原位研究材料微结构的演化过程,为在我国深入开展离子束与固体相互作用的基础和应用研究提供一个强有力的研究手段。本文详细介绍了一台H-800型透射电镜的修复过程和联机技术,及应用该联机电镜所获得的初步实验结果。

串列加速器-离子注入机-透射电镜联机系统的建立

建立了由2×1．7MV串列加速器、200kV离子注入机、H800型透射电子显微镜和联机传输系统组成的我国第1套串列加速器-离子注入机-透射电子显微镜联机装置。对主要设备进行了改造，并采取有效措施解决了联机装置的隔震问题。2台加速器和所有的真空泵都运行时，电镜仍可正常工作，观察到的图像质量不受振动影响。电镜室内样品倾斜角最大可达52°以上，离子注入不影响电镜观测，可进行离子注入的原位和实时结构研究。离子注入机输出的115keV氮离子在电镜入口测得的束流强度达100～180nA。初步实验已原位观察到氮离子注入导致单晶硅非晶化的过程，显示这套装置具有离子注入条件下的原位观测能力。

Ar^+辐照Hastelloy C276显微结构演化多尺度模拟研究及实验验证

采用分子动力学结合团簇动力学研究了Hastelloy C276Ni基合金在Ar+辐照(室温,约10dpa)下的显微结构演化机理,开发了多尺度模拟程序Radieff,利用Radieff模拟了在Ar+辐照下C276中间隙位错环和孔洞的形核、长大过程。在武汉大学串列加速器-离子注入机-透射电镜一体化联机装置上开展了115keV Ar+辐照C276验证实验,采用一体化联机透射电镜观察了辐照缺陷尺寸及形貌。不同辐照剂量下位错环尺寸模拟结果与实验结果吻合很好。