慢正电子探针研究离子注入硅（100）产生的缺陷及其退火行为

用慢正电子探针分别检测了Ｐ＋注入和Ｐ注入Ｓｉ（１００）的两组样品。与基底样品相比较，注入样品中的缺陷导致了正电子湮没参数的显著变化。由湮没线形参数的变化拟合了两组样品注入损伤的深度分布、缺陷对正电子的捕获系数，讨论了Ｐ＋和Ｐ注入损伤缺陷的差别和它们在退火过程中的不同行为。

慢正电子束研究N^+注入金属镍中生成的缺陷

用慢正电子束配合多普勒湮没能谱测量技术研究N^+离子注入镍样品产生的缺陷。由未注入的样品得到了正电子在镍中的扩散参数E_0=4.6keV。比较两个样品的S参数随入射正电子能量变化的曲线给出了95keV、6.4×10^(17)/cm^2剂量的N^+注入镍样品所产生的缺陷分布;缺陷由表面一直延伸到190nm,浓度最大的区域在27—110nm。这些都与由Trim程序的Monte Carlo模拟计算的结果很好地符合。

GH903合金的离子注入表面改性研究

用离子注入、氧化和慢正电子束分析研究了ＧＨ９０３合金的氧化性能的改善与微观作用机理。注入的Ｃｒ＋．Ｙ＋的能量均为６０ｋｅＶ，注入的剂量分别由１ｘ１０１７．ｃｍ－２（Ｃｒ＋）、１ｘ１０１５Ｃｍ－２（Ｙ＋）和［１ｘ１０１５．ｃｍ－２（Ｙ＋）＋１ｘ１０１７·ｃｍ－２（Ｃｒ＋）］。结束显示，注入样品与未样品相比。氧化增重分别减少４．８％（注Ｃｒ＋）、２４．２％（注Ｙ＋）和３２．３％（注Ｙ＋＋Ｃｒ＋）。这表明合金氧化性能改善的作用机理主要是注入离子对样品浅表层内缺陷的填充与退火。同时，注入元素的化学性能和使样品表面更致密也起了重要作用。

氦离子行为与钨中相关缺陷演化的研究

本文通过离子注入向钨体中注入100keV氦离子,并使用慢正电子束分析(SPBA)手段研究了不同注量的氦在钨体内的行为以及氦相关缺陷的演化.实验结果表明:在不同的氦注量条件下,样品的S-W参数呈相同线性分布显示氦离子的注入会引入同一类型的空位型缺陷,并且随着氦离子注量增加,S参数的增大表明引入空位型缺陷浓度的逐渐增加.通过与其他未退火样品对比发现样品退火后的S参数出现明显改变,该结果表明相对于其他影响因素如注量,钨中空位型缺陷更容易受热效应的影响.

退火温度对钨中He相关缺陷演化影响的研究

本文通过离子注入向钨体中注入能量为100keV氦离子,并利用X射线衍射(XRD)以及慢正电子束分析(SPBA)手段研究了不同退火温度下氦在钨体中的行为以及相关缺陷的演化.实验结果表明:低温退火并未改变相关缺陷的类型,样品S参数的下降表明低温退火导致了缺陷浓度的降低;当退火温度达到700℃时,样品S-W参数线性分布的变化表明缺陷类型逐渐发生改变;随着退火温度的进一步升高,He相关缺陷的演化程度加剧并向更深处迁移.

He^+注入Si(100)缺陷退火效应的慢正电子束研究

用慢正电子束探针测量了经剂量为 5× 10 16cm-2 的 140keVHe+ 注入的Si(10 0 )单晶S参数与正电子入射能量的关系 ,得到了注入产生缺陷的分布规律 ,发现近表面区域损伤不大 ,缺陷主要是直径小于 1nm的空位或空位团 ,较深的射程末端区域损伤严重 ,缺陷主要是微空洞和微气泡。对退火效应的研究表明 ,低温下退火空位缺陷得到了很好的消除 ,而高温下退火微空洞和微气泡发生融合 。

锆离子注入锆-4合金缺陷的慢正电子研究

采用慢正电子束多普勒展宽谱研究了Zr离子注入Zr-4合金产生的缺陷及其退火回复行为,发现经过大于离子注入剂量为1×1016cm-2的样品所产生的缺陷在注入过程中已经回复,而对剂量为1×1015cm-2样品做300℃退火处理,其缺陷基本回复,得出合金缺陷回复能较低的结论.考虑到材料的缺陷含量越高,其抗腐蚀性能越差,在辐照环境下通过给材料保持一定温度,即可使其缺陷得到较好回复,从而提高材料的抗腐蚀性能.

He离子注入ZnO中缺陷形成的慢正电子束研究

在ZnO单晶样品中注入了能量为20—100keV、总剂量为4.4×1015cm-2的He离子.利用基于慢正电子束的多普勒展宽测量研究了离子注入产生的缺陷.结果表明,He离子注入ZnO产生了双空位或更大的空位团.在400℃以下退火后,He开始填充到这些空位团里面,造成空位团的有效体积减少.经过400℃以上升温退火后,这些空位团的尺寸开始增大,但由于有少量的He仍然占据在空位团内,因此直到800℃这些空位团仍保持稳定.高于800℃退火后,由于He的脱附,留下的空位团很快回复,在1000℃下得到完全消除.

脉冲离子束辐照对TiH_2膜表面微观结构的影响

在TEMP-6型强流脉冲离子束装置上,利用能量密度0.1-0.5 J/cm^2,脉宽100 ns,能量100 keV的C^+和H^+混合离子束对TiH_2膜进行逐次轰击以研究其在脉冲能量下的稳定性.采用扫描电镜和表面轮廓仪对TiH_2膜辐照前后表面形貌进行研究;利用X射线衍射和慢正电子湮没技术对脉冲离子束辐照前后TiH_2膜的物相和缺陷结构进行分析.结果表明:0.1-0.3 J/cm^2的脉冲束流辐照热-力效应不足以导致膜明显熔化和开裂;0.5 J/cm^2的脉冲束流辐照致使膜明显熔化并伴随产生大量的网状裂纹.0.1-0.3 J/cm^2的脉冲辐照条件下TiH_2的物相结构未发生明显变化,而0.5 J/cm^2条件下δ-TiH_2开始发生向体心四方(bct)结构的非平衡相变,并且随着辐照次数的继续增加膜内开始析出纯Ti的物相.脉冲束流辐照下的热-力学效应导致膜内缺陷的分布发生显著改变,导致膜的慢正电子Doppler展宽谱的S参数在0.5 J/cm^2 5次轰击时达最小,而在0.3 J/cm^2 1次轰击时最大.

Fe离子注入ZnO产生的缺陷及磁学性能研究

氧化锌(ZnO)单晶在室温下注入了能量在50～380keV之间,总剂量为1.25×1017/cm2的Fe离子.利用慢正电子束技术研究了离子注入产生的缺陷.正电子湮没多普勒展宽测量表明,离子注入产生了大量的空位团.在经过400℃以下的较低温度退火后,这些空位团的尺寸进一步增大,随后在高温退火后空位团开始恢复,经过700℃以上退火后大部分缺陷已经消失,而在1 000℃退火后,所有离子注入产生的缺陷得到消除.X射线衍射测量也表明离子注入产生了晶格损伤,且经过700℃退火后基本得到恢复.另外,在700℃退火的注入样品中还观察到金属Fe的衍射峰,表明Fe离子注入ZnO形成了Fe团簇.磁学测量显示Fe注入的ZnO中表现出了铁磁性.经过700℃高温退火后其磁性并没有发生明显变化.这说明Fe离子注入的ZnO中缺陷对其铁磁性没有影响,铁磁性可能来源于注入的Fe离子.

离子辐照样品的表面处理方法研究

离子辐照实验已广泛应用于评价反应堆压力容器钢的辐照损伤效应,这对样品表面状态提出了苛刻的要求。分别采用机械抛光、振动抛光、电化学抛光与真空退火的方法对RPV钢样品表面进行了处理,采用慢束正电子湮没-多普勒展宽谱实验表征了样品表面的损伤层状态,采用纳米压痕测试表征了样品表面的应力状态。实验结果表明:对于RPV钢离子辐照样品,建议优先采用机械抛光+真空退火处理的方法处理样品表面,其次可采用电化学抛光处理方法。同时指出了该结论也适用于材料化学成分、强度与韧性等力学性能及热处理状态等相近的其他低合金钢离子辐照样品的表面处理。