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

• 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; セラミックス材料; ガラス材料; 動的照射効果

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。

在2000年，使用Nagoya University当前拥有的30 kev离子植入装置将硅玻璃用氢和氘离子辐照。当离子照射前后的样品测量紫外线的吸收光谱时，发现Si-OH和Si-OD比Si-OH和Si-OD通过氢和氘离子的辐照在二氧化硅玻璃中更优惠地产生。据推测，氢（氘）离子与Si-O-SI位点结合，导致Si-OH（SI-OD）和E'Center。 On the other hand, as in the previous fiscal year, we conducted in situ measurements of light emission from silica glass and silica single crystal samples placed under nuclear reactor irradiation (Tokyo University, Yayoi Reactor), and as an application, we also began measuring gamma irradiation induced emission as a new application, and aimed to provide a unified understanding of the irradiation damage process while more clearly distinguishing between the electron excitation effect caused by伽玛射线和由中子引起的原子弹出效应。此外，反应堆辐照过程中样品的光吸收测量也是成功的，这不仅区分了样品中存在的缺陷和由反应器辐射形成的缺陷，而且还发现了样品中存在缺陷的金属杂质提前促进缺陷形成，而OH组促进了缺陷恢复。此外，测量并分析了Sik壳吸收边缘的X射线吸收光谱，并检查了反应堆照射之前和之后的局部结构变化。发现SIO_4单位之间的键被反应堆辐照断裂，反应堆辐照改善了Si原子周围的对称性，而不是在辐照之前，并且在辐照开始时硅胶中发生了一种结构弛豫。当将这些结果与使用微孔测试的硬度测量实验的结果进行比较时，还表明这种结构弛豫是硅胶治疗现象在辐射开始时观察到的原因。