セラミックス・ガラスの動的照射損傷と欠陥構造の解明

陶瓷和玻璃的动态辐照损伤和缺陷结构的阐明

基本信息

批准号：
11780372
负责人：
吉田朋子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11780372/
关键词：
セラミックス材料ガラス材料動的照射効果

项目摘要

平成12年度では、名古屋大学現有の30keVイオン注入装置を用いてシリカガラスに対して水素・重水素イオン照射を行った。イオン照射前後の試料について、紫外〜赤外領域の吸収スペクトルを測定し詳しく検討したところ、水素・重水素イオン照射によってシリカガラス中ではSi-OHやSi-ODがSi-HやSi-Dよりも優先的に生成されることが分かった。Si-O-Siのサイトに水素(重水素)イオンが結合し、Si-OH(Si-OD)とE'centerが生成したことが推測される。その一方で、昨年度に引き続き原子炉照射下(東大・弥生炉)に置かれたシリカガラスやシリカ単結晶試料からの発光のその場測定を行うと共に、この応用として新たにγ線照射誘起発光測定にも着手し、γ線による電子励起効果と中性子による原子弾き出し効果をより明確に区別しながら照射損傷過程の統一的理解を図った。更に、原子炉照射中の試料の光吸収測定にも成功し、これによって試料中にあらかじめ存在する欠陥と原子炉照射によって形成される欠陥とを区別するだけでなく、照射初期において試料中にあらかじめ存在する金属不純物は欠陥形成を促進するがOH基は欠陥回復を促していることを見い出した。更にシリカガラスについてSiK殻吸収端X線吸収スペクトルを測定・解析し、原子炉照射前後の局所的な構造変化について検討した。原子炉照射によってSiO_4 unit間の結合が切断された事によってSi原子の周りの対称性が照射前よりも向上した事が見い出され、照射初期にシリカガラス中で起こる一種の構造緩和を捉えることができた。この結果を微小押し込み試験による硬度測定実験の結果と比較したところ、この構造緩和は、照射初期に認められるシリカの硬化現象の原因となっていることも明かとなった。

2000年，使用名古屋大学现有的30keV离子注入设备，用氢和氘离子照射石英玻璃。对离子辐照前后样品在紫外到红外区域的吸收光谱的详细研究表明，由于氢和氘离子辐照，Si-OH和Si-OD比Si-H和Si-D更集中在石英玻璃中还发现优先生成。据推测，氢（氘）离子键合到 Si-O-Si 位点上，产生 Si-OH（Si-OD）和 E' 中心。同时，继去年的基础上，我们还将对置于核反应堆（东京大学弥生反应堆）下的石英玻璃和石英单晶样品进行原位测量发光，并且还将进行新的伽马射线辐照诱导发光实验。作为其应用的发光测量，我们还开始致力于通过明确区分伽马射线引起的电子激发效应和中子引起的原子排斥效应来统一理解辐照损伤过程。此外，我们成功地测量了样品在反应堆辐照过程中的光吸收，这不仅使我们能够区分样品中已经存在的缺陷和反应堆辐照形成的缺陷，而且还使我们能够区分以下缺陷：我们发现样品中已经存在缺陷，而这些缺陷是由反应器辐照形成的。我们发现现有的金属杂质会促进缺陷的形成，但羟基会促进缺陷的恢复。此外，测量并分析了石英玻璃的SiK壳吸收边X射线吸收光谱，并研究了反应堆辐照前后的局部结构变化。结果发现，由于反应器辐照导致SiO_4单元之间的键断裂，Si原子周围的对称性比辐照前有所改善，使得可以捕捉到辐照初期石英玻璃中发生的一种结构弛豫。我能够做到。将该结果与利用微压痕试验的硬度测定实验的结果进行比较可知，该结构松弛是照射初期观察到的二氧化硅的硬化现象的原因。