高分解能電子顕徴鏡による高速粒子照射した金属・合金中の損傷欠陥形成発達過程の研究

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62420045
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 下村 義治 広島大学, 工学部, 教授 (40033831)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北野 保行 広島大学, 理学部, 助教授 (20033855) ; 福島 博 広島大学, 工学部, 助手 (70156769) ; 山川 浩二 広島大学, 工学部, 助教授 (50029493)
• Keywords: 極低温電子顕徴鏡 / 核融合中性子照射 / 変位カスケード損傷 / replacement collision sequence / 格子間原子 / カスケード・コラプス gun defects (電子顕徴鏡電子銃より飛んでくるイオンによる損傷形成)

Research Abstract

金属を中性子照射すると中性子と金属構成原子との衝突により高速で結晶中を走る第一ノックオン原子(PKA)が発生して、この原子が停止するところに中心部が高濃度の原子空孔よりなりその周囲を格子間原子が取り囲んでいる"変位カスケード損傷(DCD)"が形成する。低温で核融合中性子照射して低温でのcryotransfer電子顕徴鏡観察法による本研究によりDCDが単独に形成する時には中心部の原子空孔は電子顕徴鏡で観察可能な点欠陥集合体には発達しないで極徴小な集合体で存在する事が明らかになった。この結果は従来信じられていたカスケード・コラプスの概念を覆すものである。格子間原子はDCD中心部より弾き飛ばされて離れた所で電子顕徴鏡観察可能な集合体をAu,Cu,Ag等では形成する。これらの格子間原子集合体はFCCでは{111}面上に板上に集合するが、従来広く信じられていたように不動転位ではなく、<110>方向に沿って全体として移動することが本研究より明らかになり、これらの動的な挙動をビデオ観察する事に成功した。この動きは表面に飛び出さない点で従来の単純な常識とは異なっている事を明らかにした。更にDCD中心部より飛び出す格子間原子の移動距離がAuでは従来信じられているreplacement collision sequenceの距離よりはるかに大きい500nmにも及んでいる事が明らかになった。他の金属ではこれらの物理定数はどの様な値を持つか今後の実験結果が待たれる。このような電子顕徴鏡実験において、gun defect と呼ばれている電子顕徴鏡のフイラメントより飛んでくるイオンによる損傷欠陥の形成の事実とそのトラブルの対応策について詳しく調べた。この点を詳しく事前にチェックした後の実験でないとこの種類の実験結果は信用おけない事を強調したい。今後に極低温で核分裂中性子照射した電子顕徴鏡用金属試料のクライオ・トランスファー実験装置の開発を行なった。ミュンヘン及び京都大学の原子炉で極低温照射を行なう予定。

Research Products

• [Publications] Y.Shimomura:P.A.Hahn:M.W.Guinan:M,Kiritani:H,Fukushima: Journal of Nuclear Materials. 155ー157. 1181-1187 (1988)
• [Publications] H.Fukushima:Y.Shimomura:M.W.Guinan: Journal of Nuclear Materials. 155ー157. 1205-1210 (1988)
• [Publications] K.Yamakawa:Y.Shimomura: Journal of Nuclear Materials. 155ー157. 1211-1216 (1988)
• [Publications] H.Fukushima:M.Kiritani:Y.Shimomura:M.W.Guinan: Philosophical Magazine A.