Дегтяренко Свойства дефектов и их ансамблей, радиационная 2011

энергией= NMR эВ= – =в неупругихX =первая группа ПВА создает = мелкие каскады с характерным размером=~PM=ǺI=вторая=–=каскаJ ды размером=~OMM=ǺX=

·нейтроны с энергией=~NQ=МэВ образуют ПВА с энергией до SMM=

кэВI=характерный размер каскадов при этом=~NMMM=Ǻ и необхоJ дим учет субкаскадной структуры поля поврежденийK=

Были проведены расчеты на ЭВМI=в алгоритме которой==учиJ тывалосьI=что структура поля повреждений может значительно меJ няться для области больших размеров каскадовK= УчитывалосьI= что= каскад может распадаться на субкаскадыK= Для учета этого эффекта вводится функция распределения изолированных зон повреждений= –=…квантов»=поля повреждений=–=kПЗПK=Расчет функции=kПЗП провоJ дится итерационным способомI= который учитывает распад каскаJ дов на субкаскадыK =В результате показаноI =что число мелких зон= повреждений возрастаетI=а крупных убывает=–=в этом отличие=kПЗП= от= Edσ L dqF K=Для расчета пороговой энергии=qp образования субкасJ кадов разработана независимая методикаI= которая дает значение= порядка=QM=кэВ для мишени из=kbPpnK=

Пусть= ΦN –= параметр имитацииI= соответствующий средней=

степени повреждения образцаI= ΦO = –= параметрI= связанный с дисJ персией случайного поля поврежденийK=При помощи функции=kПЗП= параметры имитации для облученияI=имеющего флюенс=cI опредеJ ляются следующим образомW=

где=ba=–часть энергии ПВАI=затраченная на создание поврежденийI= α=–=константаI=определяющая каскадную функцию Eв модели КинJ чина–Пиза=α=Z=NI=для НРТ стандарта=α=Z=MI8FK=

Результаты расчетов показалиI= что учет субкаскадной струкJ туры поля повреждений меняет значение корреляционной функции=

~ΦO I= слабо сказываясь на средней по образцу концентрации Jде фектов=~ΦN K=

NVN=

=

По данной методике проводился пересчет спектров ПВАI=обJ разованных как нейтронамиI=так и быстрыми ионами=Eвключая тяJ желые частицыI =для которых это также актуальноFI =размер каскаJ довI=концентрацию дефектов в каскадах и т.дK==

Основные==результатыW=

· поле поврежденийI=образующееся в сверхпроводнике ниоJ бий-олово при протонном= EbN~= lMM= кэВF= облученииI= однородноI= в= том смыслеI= что представляет собой равномерно распределенные= по образцу пары ФренкеляI= что связано с большой длиной свободJ ного пробега= Eλ= » =d= –= толщины пленок= ~NMMM= ǺF= и малой средней= переданной ПВА энергией=ТX=

·при облучении ионами Не=EЕN=~O=–=R=МэВF=образующееся в= образце поле поврежденийI= в сравнении с протонамиI= менее одноJ родноI= плотность числа смещений в каскаде меньше за счет= их большого размераX=

·поле поврежденийI=создаваемое ионами=kе=EЕN=~NIS=МэВF=по= своим основным характеристикам совпадает с полем повреждений= от нейтронов с энергией=EN=–=NQ=МэВFX=

·при облучении нейтронами при флюенсахI= соответствуюJ щих падению критической температуры ТÅ в два раза по сравнению=

спервоначальной=EN8К для ниобий-оловоFI=кратность повреждения= образца= Eотносительная доля объемаF= составляет= MKNS= для нейтроJ нов с энергией=N=МэВ и=MKPN=для нейтронов с энергией=NQ=МэВK=

=

4.8.Методика определения временного ресурса сверхпроводящих соединений

значения пороговой энергии=bp и так далееK=

Используя полученные результатыI= были обработаны экспеJ риментальные данные для зависимости критической температуры= от флюенса=c ионного и== нейтронного облучений образцов=kbPpnK=

NVO=

=

Зависимость приведенной критической температуры от флюенса= частиц=qcEcF==представлена на рисK=QKQK=Для ионного облучения исJ пользовались данные для тонких сверхпроводящих пленок для исJ ключения влияния имплантации частицK= Видно значительное разJ личие в величине флюенсовI= соответствующих падению критичеJ ской температуры в два разаK=

Был проведен пересчет зависимостей от= c= на число смещеJ ний на атом= Cd и относительный объемI= занятый каскадамиK= ЗавиJ симость= Тс= /ТсM= EТсM= –= температура сверхпроводника до облученияF= от концентрации смещенных атомов достаточно хорошо укладываJ ется в окрестности одной кривой=EрисKQKRFK==

Лучшая универсальность зависимости= qcLqсM от меры= облучения получается при использовании сечения Линхарда в двух=

Остальные модели дают существенно больший разброс данныхK=

=Из представленных результатов следуетI= что уменьшение=

Eкритерия имитации= ΦN FK=В пересчете флюенса на число смещений= для разных видов облучения полученоI=что зависимость=qcECdF стаJ новится практически универсальной для всех типов облучения= представленных на рисKQKQK=Число смещений на атомI=необходимое=

температуры=Тc в два раза=для любого вида излученияK===

Для примера на рисK=QKS=показано отношение эквивалентных= по воздействию на критическую температуру флюенсов ионного и= нейтронного облучения= ηZcN cn в зависимости от энергии ионовK= ВидноI= что для эквивалентного результата необходимый флюенс= протонов в=NMN¸NMO раз меньшеK=

=

NVP=

=

=

NVQ=

РисK=QKQ=Экспериментальные данные зависимости=qcLqcM от флюенса облучения ионами= и нейтронамиK=Энергия=bi=и тип ионов различныK=Облучение нейтронами проводилось в реакJ торах деленияK= Характерная энергия нейтронов= bn»1МэВK= Температуры облучения= qоблZQ¸TMMh==

а

б

РисK= QKR= Зависимость нормированной критической темпераJ туры=kbPpn=при различных флюенсах и видах облученияW=

а=–=от относительного объемаI=занятого каскадамиX= б=–=от числа смещений с учетом функции Робинсона=

=

NVR=

=

РисK=QKSK=Отношение флюенсов=h=º==ciLcn ионного и нейтронJ ного облученийI= эквивалентных по воздействию на критическую= температуру= qC соединения=kbPpn== в зависимости от энергии проJ тонов=ЕiK==Кривые=ENJ=QF=соответствуют имитации протонами облуJ чения нейтронами с различным энергетическим спектромW= N= –= = 1МэВX=O=–=TМэВX=P=–NQ=МэВX=Q=–=спектр нейтронов за защитой ТЯР=

=

РисKQKTK= Зависимость приведенной критической температуры =от флюенса нейтронного облученияK= Расчетные данные для энергий= нейтроновW= N= –= bnZNМэВX= O= –= bn=спектр за защитой ТЯРX =P– =bnZ= NQМэВK= ·= J= точки соответствуют экспериментальным данным для= нейтронов со спектром реакторов деления=Eлитературные данныеF=

NVS=

=

=Можно также предсказать критический флюенсI= оответJ

ствующий падению критической температуры= kbPpn= в два разаI=

для потока нейтронов в=?окне?=защиты ТЯР=EЕ=Z=NQ=МэВFK=Это знаJ чение составляет= cnENLOF= ~=S·NMN8= н/смOK= Для нейтронов со спектром=

за защитой ТЯР в области сверхпроводящей магнитной системы=

повреждений сверхпроводника ниобий-олово позволили ввести= критерии для имитационных экспериментов и разработать схему= определения радиационного ресурса интерметаллидов АNR= при их= использовании в качестве токонесущих элементов в CjC=ТЯР==xN8I= NVzK=

Основные физические положения этой методикиW=

·изменение значения критических параметров происходит= вследствие размытия тонкой структуры плотности электронных= состояний под действием радиационных дефектовX=

·первоначальные= Eдо облученияF= микроскопические параметры= плотности электронных состояний определяются из измерений= свойств образцов в нормальном и сверхпроводящем состоянииX=

·критическая температура является универсальной функцией= числа смешений на атом для всех видов облученийX=

·основным типом дефектовI= ответственным за деградацию=

критической температуры при облучении соединенийNR=А являются дефекты замещения= = EантисайтыFI= = их концентрация= возрастает линейно с флюенсом облучения на основном= интервале деградации=ТсK=

= Вопрос о радиационной стойкости сверхпроводящих матеJ риалов является важным не только с прикладной точки зренияK= Изучение влияния облучения на соединения со структурой АNR=в определенной степени открыло путь к пониманию природы сверхJ проводимости этих соединений и позволило выделить основные= механизмыI определяющие характерные особенности их свойств в= нормальной фазе (электросопротивленияI=магнитной восприимчиJ востиI=электронной теплоемкости и т.дKFK=Такие исследования позJ волили получить информацию о природе относительно высокого=

NV8=

=

значения критической температурыI=причинах ее сильной зависиJ мости от наличия дефектов в структуреI=извлечь данные о элекJ тронном спектреI=т.еK=позволили получить информациюI==представJ ляющую фундаментальный интересK=

4.9. Вопросы для самопроверки к разделу 4

NK Опишите основные закономерности изменения сверхпровоJ дящих свойств=Eкритической температуры и критического токаF= под действием быстрых частицK=

OK Какова структура случайных полей==радиационных дефектовI= образующихся в==пленочных==образцах==при==облучении быстрыми= частицами?==

PK Основные приближенияI=используемые в модели разреженJ ных каскадов?=

QK Основные приближенияI=используемые в модели плотных== каскадов?=

RK Дайте пояснения к имитационным соотношениям для моJ дельных спектров ПВАK===

SK Каковы основные положения методики определения временJ ного ресурса сверхпроводящих соединений?=

NVV=

=

Список литературы=

NK Косевич А.МK=Физическая механика реальных кристалловK=КиевW=Наукова=

ДумкаI=NV8NK=

OK Смирнов А.АK=Теория сплавов внедренияK=МKW=НаукаI=NVTVK=

PK Смирнов А.АK=Молекулярно–кинетическая теория металлов и сплавовK=МKW=

НаукаI=NVSSK=

QK Елесин В.ФKLLДАН СССРK=Т=OV8I==СNPTT=ENV88FX=Письма в ЖЭТФK=Т=RVI=С=QRN= ENVVQFK=

RK Дегтяренко Н.НKI=Мельников В.ЛK=Радиационные дефекты перспективных= сверхпроводящих соединенийK=МKW=МИФИI=NVVMK=

SK Томпсон МK=Дефекты и радиационные повреждения в==металлахK=МKW=МирI= NVTNK=

TK Френкель Я.ИK=Введение в теорию металловK=ЛKW=НаукаI=NVTOK=

8K Комник Ю.ФKI=Физика металлических пленокK=МKW=АтомиздатI=NVTVK=

VK Зеленский В.ФKI=Неклюдов И.МKI=Черняева Т.ПK=Радиационные дефекты и= распухание металловK=КиевW=Наукова ДумкаI=NV88K=

NMK Мартыненко Ю.ВK=Взаимодействие плазмы с поверхностьюLLИтоги==науки и= техники=EСерK=Физика плазмыFK=ТPK=МKW=ВИНИТИI=NV8OK=

NNK Лейман КK=Взаимодействие излучения с твердым телом и образование= радиационных дефектовK=МKW=МирINVTVK=

NOK Кирсанов В.ВKI=Суворов А.ЛKI=Трушин Ю.ВKI=Процессы радиационного= дефектообразования в металлахK=МKW=ЭнергоатомиздатI=NV8RK=OTO=сK=

NPK Киттель ЧK==Введение в физику твердого телаK=jKW=НаукаI=NVT8K=SVSсK=

NQK Пространственные распределения энергииI=выделенной в каскаде атомных= столкновений в твердых телахK=МKW=ЭнергоатомиздатI=NV8RK=OQS=сK==

NRK Стоунхэм АK=МK=Теория дефектов в твердых телах МKW=МирK=ТN=W=Электронная= структура дефектов в диэлектриках и полупроводникахK=NVT8K=RSV=сK=

NSK Эльтеков ВK=АK=Взаимодействие атомных частиц с твердым теломK= Компьютерное моделирование==МKW=МГУI=NVVPK=NRO=сK=

NTK Александров АK=СKI=Елесин В.ФKI=Казеко МK=ПK=Влияние радиационных= дефектов на критическую температуру сверхпроводников=LL=Физика твердого=

телаI==NVTVK=ТONI=k=TI==С=OMSO–OMTOK=

N8K Александров АK=СKI=Елесин ВK=ФK==Поляронная модель электронного спектра и= сверхпроводимость интерметаллидов со структурой АNRLL=Физика твердого=

телаI=NV8PK=Т=ORI=k=OI=С=QRS–QSQK=

NVK Григорьев АK=ИKI=Дегтяренко НK=НKI=Мельников ВK=ЛK=Радиационная= повреждаемость материалов при низкотемпературном нейтронном и ионном= облученииK=LL=Воздействие излучения на сверхпроводникиK=МK=NV8PK=

OMK Григорьев АK=ИK=I=Дегтяренко НK=НK=I=Мельников ВK=ЛK=Влияние учета= субкаскадной структуры радиационных повреждений на критерий имитации= нейтронного облучения ионнымLLИзменение свойств сверхпроводящих= соединений типа АNR=под воздействием облученияK=МKW=ЭнергоатомиздатK= NV8RK=

OMM=

=