Пара Френкеля

Обозначим Е ф — энергию образования пары Френкеля, а N vi iV —числа атомов и междоузлий в кристалле. [c.89]

Отсюда находим число пар Френкеля [c.90]

В отличие от соотношения (3.L2) здесь в энергии активации нет множителя 1 /2. При вычислении концентрации пар Френкеля он появляется из-за учета одновременного образования дефектов двух типов в равных количествах. [c.90]

Одна вакансия и один внедренный атом образуют пару Френкеля (рис. 25). Выбитый атом, в свою очередь, выбивает еще несколько атомов из узлов решетки. При облучении одним нейтроном 3,2-10 Мдж (2 Мэв) алюминия и бериллия возникает соответственно 6030 и 454 пары Френкеля. Энергия образования пары Френкеля равна 40 Ю" - дж (25 эв) она состоит из потенциальной энергии смещенных атомов 16-10 дж (10 эв) и энергии упругих колебаний групп атомов в кристаллической решетке 24-10" дж (или 15 эв). [c.38]

Рис. 25. Схема образования Пары Френкеля при облучении металла

Тепловой эффект может вызвать процесс диффузии вакансий и внедренных атомов, изменяющий тонкую структуру и свойства металлов. Б металле появляются поры, которые являются зародышами будущих микротрещин. Тепловой эффект может привести также к рекомбинации пар Френкеля с частичным исчезновением этого дефекта. [c.40]

Такие атомы могут образовывать гантельные конфигурации. При этом картина несколько усложняется, в частности, из-за нестабильности пар Френкеля на близких расстояниях (см. конец 5). [c.36]

Особым ВИДОМ комплекса дефектов в металле является пара Френкеля — вакансия и межузельный атом того же металла. [c.129]

В конце пути первично выбитого атома создается лавина смещений и возникает некоторая область с высокой концентрацией дефектов. Эта область называется зоной или пиком смещения и имеет размеры порядка 20—100 А. В момент выделения энергии вещество в зоне расплавляется, часть атомов покидает зону. Через 10 ° с энергия из зоны отводится в окружающее пространство и атомы зоны конденсируются, повторяя решетку окружающей матрицы. При этом большинство возникших пар Френкеля рекомбинирует, однако зона все же оказывается насыщенной точечными дефектами. В дальнейшем концентрация дефектов в зоне понижается в результате теплового отжига. Скорость отжига определяется температурой образца. [c.89]

Для гранецентрированной кубической (г. ц. к.) решетки а =(1ч-1,7), а а = —(04-0,2). Таким образом, вклад одной пары Френкеля дает относительное увеличение объема 0,8—1,7. Для объемноцентрированной кубической (о. ц. к.) решетки и [c.90]

Даже небольшие флуктуации температуры в процессе облучения могут приводить к существенному изменению скорости отжига дефектов [221, v. 2, р. 523]. Это связано с изменением эффективности радиационного отжига при изменении температуры. Последний факт находит объяснение, если предположить, что существуют [некоторые объемы спонтанной аннигиляции пар Френкеля [241] или отжига дефектов на стоках при данной температуре. С ростом температуры этот объем увеличивается, следовательно, при движении дефектов (в результате радиационной активации) вероятность их попадания в объем отжига [c.91]

Радиационно-стимулированная диффузия. Влияние концентрации дефектов, подпороговых эффектов, короткоживущих пар Френкеля на диффузию [c.12]

В качестве количественной характеристики профиля элементарных дефектов в первичном повреждении, образованном ионом с энергией , выберем функцию Е, х) такую, что So(E,x)dx—средняя энергия, переданная ионом с начальной энергией Е на интервале проективного пробега (х, х dx). Очевидно, что среднее число пар Френкеля, образованных ионом с начальной энергией Е, в слое вещества мишени (х, х dx) есть величина, пропорциональная Sd [c.51]

Первичным процессом повреждения кристаллической решетки при облучении есть смещение атомов из начальных положений в решетке в междоузлия и образование пар Френкеля вакансия — внедренный атом. [c.60]

Наиболее сильное воздействие на решетку оказывают тяжелые ядерные частицы. Кроме пар Френкеля они могут создавать сильно локализованные зоны смеш,ения или термические пики, в окрестности которых ускоряются процессы разупорядочения в расположении атомов и образуются значительно большие концентрации повреждений по сравнению с обычным представлением их возникновения за счет смеш,ения атомов. Тип, концентрации и распределение радиационных нарушений в кристаллах в значительной степени определяются видом и условиями облучения, энергетическим спектром излучения, чистотой и структурным состоянием металлов. [c.61]

При облучении твердых тел, в частности металлов, частицами с энергией, превышающей энергию смещения атомов (около 25 эВ),. происходит образование пар Френкеля — вакансий и межузельных [c.113]

В качестве источника энергии при отжиге иногда может служить облучение (радиац. отжиг). При этом механизмы радиац, отжига могут быть обусловлены как повышением темп-ры мишени (радиац. разогрев), так и реакциями взаимодействия рождающихся компонентов пар Френкеля с ранее образовавшимися Р. д. Примером радиац. отжига является стимулированная ионами кристаллизация, благодаря к-рой аморфный слой, образующийся в кристаллит, полупроводниках в результате ионной бомбардировки, вновь кристаллизуется при продолжении облучения. [c.204]

Точечные дефекты — вакансии и дислоцированные атомы (пары Френкеля) являются первичными и образуются, главным образом, в результате упругого рассеяния бомбардирующих частиц на атомах кристаллической решетки. Наибольшее количество точечных дефектов образуется под действием быстрых нейтронов, которые повреждают металл на большую глубину (десятки сантиметров). Кластеры, дислокационные петли, поры — комплексные радиационные дефекты, которые образуются в результате перемещения и взаимодействия точечных дефектов. Значительное развитие парообразования может стать причиной увеличения объема — вакансионного радиационного распухания. [c.300]

Соударения частиц с атомами в узлах кристаллической решетки смещают и возбуждают другие атомы. Вследствие упругого соударения частицы с атомами она теряет часть своей кинетической энергии, зависящую от целого ряда факторов этого взаимодействия. Если при этом соударении атом приобретает дополнительную энергию и она становится больше энергии, необходимой для его смещения, то атом из узла кристаллической решетки перемещается в междоузлие. За счет такого перемещения атома из узла решетки в междоузлие и наличия вакансии образуется пара Френкеля . [c.144]

Образование пары Френкеля должно приводить к увеличению параметра решетки. Это не обязательно происходит при возникновении дефекта по Шоттки. В последнем случае возрастает объем, поскольку число атомов не меняется, а число узлов возрастает. [c.45]

При облучении нейтронами дозой в 10 см примерно один из 25 тысяч атомов испытывает соударение. Вокруг такого атома возникает искаженная область приблизительно в 100 межатомных расстояний, внутри которой образуются пары Френкеля (50—100 пар) — дислоцированный атом и вакансия. Большая часть энергии немедленно переходит в тепло и рассеивается в виде термического пика за 10- сек. [c.49]

Отметим, что вакансии и межузельные атомы могут возникать двумя путями. Первый из них заключается в том, что какай-либо атом из узла решетки внутри кристалла, может, например, в результате теплового возбуждения перейти в соседнее межузельное положение. После этого возможна или рекомбинация, т. е. возвращение атома в свободный узел, пли переход его в более удаленное от вакансии межузельное положение. В последнем случае возникает пара точечных дефектов кристаллической решетки (в литературе часто называемая парой Френкеля) — вакансия и межузельный (или дислоцированный) атом ). Настоящая вакансия образуется лишь после того, как внедренный атом отойдет от нее с соседнего на более удаленное межузельное положение или вакансия заменится другим атомом, занимающим соседний с ней узел, в результате чего она удалится от внедренного атома. В дальнейшем внедренный атом может перемещаться мегкду узлами и вакансия может перемещаться по узлам, если ее будут замещать соседние атомы, находящиеся на узлах решетки. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока либо вакансия не встретится с внедренным атомом и не произойдет их рекомби- [c.36]

Представление об атомных дефектах кристаллической решетки впервые высказал советский физик Я. Френкель в статье О тепловом движении в твердых и жидких телах . Атом, получивший вследствие тепловых флуктуаций достаточно большую кинетическую энергию, покидает свой узел и переходит в междоузлие. При этом образуются вакансия и междо-узельный атом. Их часто называют парой Френкеля . [c.32]

В отличие от закалки металлов с высоких температур при облучении образуется одинаковое количество вакансий и межузельных атомов. Если бы процесс нарушений при облучении сводился только к образованию пар Френкеля и их рекомбинации, то можно было бы относительно просто представить условия равновесной рекомбинации антинарушений и установить период самовосстановления структуры и свойств материала. В какой-то мере такая картина изменения дефектной структуры, по-видимому, может реализоваться после облучения до малых доз совершенных кристаллов ( усов ). В действительности даже при наличии только изолированных точечных дефектов в решетке реальных кристаллов наряду с рекомбинацией протекают более сложные процессы взаимодействия точечных дефектов друг с другом с образованием двойных, тройных и т. д. комплексов, кластеров. Каждый из первичных дефектов может взаимодействовать с примесными атомами, дислокациями, границами раздела. В результате этого возникают комплексы вакансия — атом примеси, внедренный атом — атом примеси, пороги и суперпороги на дислокациях, изменяется перераспределение элементов в растворе, состояние границ раздела, конфигурация дислокаций. [c.60]

К сожалению, непосредственно наблюдать зарождение пор в условиях нейтронного облучения материалов невозможно. В имитационных экспериментах, например при облучении в высоковольтном электронном микроскопе, можно следить за развитием пор с момента их проявления. Однако и в этом случае нельзя достоверно отделить зарождение пор от роста, поскольку к моменту фиксации (15—20 А) уже происходил некоторый рост пор. Работ по фиксации и идентификации пор меньшего размера при электронно-микроскопическом исследовании объектов очень мало [501. Изменение структуры повреждения (каскады, пары Френкеля) приводит к тому, что зарождение пор в условиях электронного облучения начинается и прекращается при более низкой дозе, чем в условиях нейтронного облучения. В имитационных экспериментах не имитируются также продукты ядерных превращений и сопутствующие радиационному распуханию при нейтронном облучении длительные диффузионные процессы. Следовательно, наши знания о процессах зарождения и роста пор должны быть основаны на соБОкупности результатов имитационных и реакторных экспериментов. [c.123]

Если величина энергии, переданной атомам решетки налетающей частицей, известна, то в рамках модифицированной модели Кинчина — Пиза [26] можно попытаться грубо оценить число пар Френкеля, которые должны образоваться на акт деления N [c.199]

По расчета Бринкмана [31], на каждый акт деления образуется до 5 10 пар Френкеля и около 1300 пиков смещения. Оценка С. Т. Конобеевским [4] средней энергии пика смещения, проведенная на основании результатов Бринкмана, дает величину порядка 5 10 эВ, откуда полная средняя энергия, затрачиваемая на образование пиков смещения, в каждом акте деления составит [c.199]

ЛОМ С ТОЧКИ Зрения влияния фокусирующих столкновений на степень радиационного повреждения материалов следует отметить, что их роль является двоякой. Во-первых, на фокусировку столкновений расходуется часть энергии каскада и, следовательно, эта энергия не используется для образования смещений, в связи с чем число пар Френкеля будет меньше по сравнению с оценками для модели аморфной среды. Во-вторых, поскольку в результате образования динамического кроудиона вакансии и смещенный атом, составляющие пару Френкеля, оказываются на значительном удалении друг от друга, вероятность последующего уменьшения числа дефектов за счет взаимной аннигиляции должна быть меньше. Таким образом, предполагается, что фокусировка увеличивает степень радиационного повреждения в условиях, облегчающих взаимную рекомбинацию дефектов (высокие температуры облучения, отсутствие стоков), и, напротив, способствует снижению уровня повреждения, если точечные дефекты заморожены в решетке (низкая температура, наличие примесных атомов, большая плотность стоков и т. д.). [c.201]

Из общих представлений о причинах, вызывающих появление теплового эффекта в каскаде столкновений, следует, что в случае облучения урана осколками деления большая масса атомов урана наряду с высокой энергией частиц, инициирующих пики смещения, будет способствовать значительному локальному разогреву решетки в течение очень коротких промежутков времени. По расчетам Нельсона [33], атом отдачи с энергией 60 кэВ вызывает повышение температуры на 1450 К, которая сохраняется примерно 10 с. Результаты расчета Нельсона основаны на сравнении экспериментальных данных по распылению в зависимости от температуры урановой мишени без облучения и в условиях облучения ионами Кг с энергией 80 кэВ. Летертром предложен другой способ оценки максимальной температуры в пиках смещения, основанный на отжиге дефектов закалки в уране при облучении осколками деления. Исследование процесса отжига методом измерения электросопротивления позволяет оценить объем материала, в котором пик смещения отжигает пары Френкеля, и получить, таким образом, представление о температуре в пике смещения. Расчет по этому методу дает температуру порядка 2200 К, что, однако, рассматривается как верхний предел среднее повышение температуры в пиках ожидается несколько меньше. Следовательно, расчеты Летертра подтверждают оценку Нельсона. [c.202]

Итак, рассмотрение процессов фокусировки, каналирования и последующей рекомбинации образующихся дефектов позволяет в принципе учесть дополнительное влияние таких фактов, как кристаллическая структура и эффект локального разогрева решетки на развитие пика смещения, и, значит, более корректно, по сравнению с моделью аморфной среды, представить качественную картину радиационного повреждения а-урана осколками деления. В качестве общего замечания отметим, что число образующихся пар Френкеля будет меньше, чем по модели Кинчина — Пиза, и [c.202]

Поскольку в модели радиационного повреждения урана, облученного нейтронами, которые вызывают деление, действие актов деления сводится к действию высокоэнергетичных смещенных атомов, получивших кинетическую энергию вследствие соударения с осколками, нет принципиальной разницы между повреждением делящихся и неделящихся (здесь роль осколков играют быстрые нейтроны) материалов. В обоих случаях должны возникать как отдельные пары Френкеля, так и пики смещения. Известно, что в тяжелых элементах (Z > 20) при нейтронной бомбардировке (Е > 0,5 МэВ) почти все смещения происходят в пиках смещения i25. С этой точки зрения, следуя Бакли [23], можно было бы ожидать, что механизм радиационного роста, связанный с образованием зародышей роста в пиках смещения, в равной степени применим также к случаю радиационного роста циркония (Z = 40) при облучении быстрыми нейтронами. [c.208]

Если энергии, к-рой обладает первичный смещённый в мелодоузлне атом, значительно превосходит такой атом в свою очередь может при движении генерировать пары Френкеля вблизи своей траектории и т. д. Результатом каскада соударений является образование дефектных разупорядоченных областей — радиационных кластеров с характерным линейным размером см. При этом концентра- [c.204]

Во мн. случаях образование пар Френкеля и кластеров является лишь первой стадией формирования устойчивых Р. д. После возникновения вакансии и междоузельные атомы частично рекомбинируют, частично начинают движение по мишени, вступая в т. ц. квазихим. реакции друг с другом и с др. дефектами структуры мишени (примесными атомами, дислокациями или границами раздела фаз). [c.204]

Типы и концентрация устойчивых Р. д. определяются как условиями облучения, так и свойствами самих твёрдых тел. При этом для лёгких частиц и фотонов не слишком высоких анергий наиб, характерно образование устойчивых точечных дефектов (изолиров. вакансии или междоузельные атомы, дивакансии, комплексы компонентов пары Френкеля с примесными атомами и т. п.). При облучении нейтронами устойчивый кластер представляет собой дпваканспонное ядро, окружённое примесно-дефектными комплексами. При ионной бомбардировке плотность точечных дефектов в кластере больше, чем при нейтронной, и она тем выше, чем больше масса иона. При этом важную роль в формировании устойчивых кластеров играет процесс пространственного разделения вакансий п междоузельных атомов, предшествующий стадии квазихим. реакций. В силу этого устойчивые кластеры, возникающие при ионной бомбардировке, имеют более сложную структуру II состоят из вакансионных комплексов с разл. числом вакансий, примесно-дефектных комплексов, а также атомов внедрённой примеси. При облучении кристаллов тяжёлыми ионами устойчивые кластеры представляют собой локальные аморфные области. [c.204]

К простым Т. д. следует отнести вакансии, межузельные атомы, т.н. пары Френкеля (вакансия+ межузельный атом) и примесные атомы замегцения. Первичные Т. д. образуются негюсредствснно при нагреве или облучении, вторичные — в результате перестройки, вызванной диффузией и последующим взаимодействием первичных дефектов между собой. [c.150]

Вакансия может образоваться в результате перехода атома из своего нормального положения в междоузлие. Вокруг возникших при этом точечных дефектов — вакансии V и межузель-ного атома 1 (дефект или пара Френкеля) — возникают искажения вследствие смещения ближайших соседей, которые по мере удаления от дефекта ослабевают (рис. 14). Вакансия может возникнуть и в результате ухода атома на поверхность кристалла (дефект по Шоттки). [c.44]

Межузельный (перемещение по междаузлиям), при этом атомы переходят из состояния равновесия в положение междоузлия, где и совершают движение, заканчивая его обменом с вакансией или с атомом, находящимся в узле кристаллической решетки. При переходе атома из равновесного положения в междоузлие образуется пара Френкеля вакансия и межузельный атом. При таком механизме возможен случай, когда межузельный атом вытесняет соседний атом из равновесного положения в междоузлие, а сам занимает его положение в узле решетки (механизм вытеснения). [c.92]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...