Temperature and Energy Regularities of Ion-Beam Modification of Highly Oriented Pyrolytic Graphite

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

The surface layer of highly oriented pyrolytic graphite after irradiation with argon ions with energies from 10 to 30 keV and fluences up to 1019 ions/cm2 in the target temperature range from room temperature to 600°C has been experimentally studied. The regularities of the irradiated layer surface change are compared with the known regularities of changes in the morphology and dimensions of pyrolytic graphites under irradiation with fast reactor neutrons. It is found that above the critical fluence of ion irradiation of highly oriented pyrolytic graphite, a sharp increase in the roughness amplitude R of the surface with columnar-acicular morphology occurs, which is several orders of magnitude greater than the projective range Rp of ions. It is shown that the temperature range corresponding to the maximum values of the amplitude of the surface roughness is close to the temperature range of intense radiation-induced deformation of graphite under neutron irradiation, leading to its secondary swelling. An assessment of the critical fluence of the formation of columnar-acicular morphology at argon ion irradiation energy of 10 to 30 keV is carried out. The measured levels of critical ion fluence, expressed as the number of radiation displacements, after their correction, taking into account the differences in the efficiency of radiation damage by neutrons and ions, can be used to assess the resistance of nuclear carbon materials using simulated ion irradiation.

Sobre autores

N. Andrianova

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University; Moscow Aviation Institute (National Research University)

Moscow, 119991 Russia; Moscow, 125993 Russia

A. Borisov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University; Moscow Aviation Institute (National Research University); Moscow State University of Technology “STANKIN”

Moscow, 119991 Russia; Moscow, 125993 Russia; Moscow, 127055 Russia

E. Vorobyeva

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Moscow, 119991 Russia

M. Ovchinnikov

Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics, Lomonosov Moscow State University

Email: ov.mikhail@gmail.com
Moscow, 119991 Russia

Bibliografia

  1. Виргильев Ю.С., Гундорова Н.И., Куроленкин Е.И., Лебедев Ю.Н., Макарченко В.Г. Непрошиин Е.И., Попелюхина М.И., Харитонов А.В. // Изв. АН СССР. Сер. Неорг. матер. 1980. Т. 16. № 4. С. 669.
  2. Виргильев Ю.С., Гундорова Н.И., Куроленкин Е.И., Непрошин Е.И., Харитонов А.В. // Физ. и хим. обраб. матер. 1982. № 2. С. 3.
  3. Brocklehurst J.E, Kelly B.T. // Carbon. 1993. V. 31. № 1. P. 179. https://www.doi.org/10.1016/0008-6223(93)90170-F
  4. Виргильев Ю.С., Чугунова Т.К., Макарченко В.Г., Муравьева Е.В. // Изв. АН СССР. Сер. Неорг. матер. 1984. Т. 20. № 8. С. 1378.
  5. Virgil’ev Yu.S., Kalyagina I.P. // Inorg. Mater. 2004. V. 40. P. S33. https://www.doi.org/10.1023/B:INMA.0000036327. 90241.5a
  6. Was G.S., Jiao Z., Getto E., Sun K., Monterrosa A.M., Maloy S.A., Anderoglu O., Sencer B.H., Hackett M. // Scripta Materialia. 2014. V. 88. P. 33. https://www.doi.org/10.1016/j.scriptamat.2014.06.003
  7. Вас Г.С., Основы радиационного материаловедения. Металлы и сплавы. М.: Техносфера, 2014. 992 с.
  8. Liu D., Cherns D., Johns S., Y. Zhou, J. Liu, W.-Y. Chen, I. Griffiths, C. Karthik, M. Li, M. Kuball, J. Kane, W. Windes // Carbon. 2021. V. 173 P. 215. https://www.doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.086
  9. Telling R.H. Heggie M.I. // Phil. Mag. 2007. V. 87. P. 4797. https://www.doi.org/10.1080/14786430701210023
  10. Андрианова Н.Н., Борисов А.М., Виргильев Ю.С., Машкова Е.С., Севостьянова В.С., Шульга В.И. // Поверхность. Рентген., синхротр. и нейтрон. исслед. 2013. № 3. С. 103. https://www.doi.org/10.7868/S0207352813030050
  11. Andrianova N.N., Borisov A.M., Mashkova E.S., Sevostyanova V.S., Virgiliev Yu.S. // Nucl. Instrum. Meth. Phys. Res. B. 2013. V. 315. P. 117. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.04.014
  12. Андрианова Н.Н., Борисов А.М., Виргильев Ю.С., Машкова Е.С., Севостьянова В.С. // Изв. РАН. Сер. физ. 2014. Т. 78. № 6. С. 723. https://www.doi.org/10.7868/S0367676514060052
  13. Mashkova E.S., Molchanov V.A. Medium-Energy Ion Reflection from Solids. Amsterdam: North-Holland, 1985. 444 p.
  14. Burchell T.D. Eatherly W.P. // J. Nucl. Mater. 1991. V. 179–181. P. 205.
  15. Платонов П.А., Штромбах Я.И., Карпухин В.И., Виргильев Ю.С., Чугунов О.К., Трофимчук Е.И. Действие излучения на графит высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов. // Атомноводородная энергетика и технология: Сб статей. Вып. 6. М.: Энергоатомиздат, 1984. С. 77.
  16. Ferrari A.C., Robertson J. // Phys. Rev. B. 2000. V. 61. P. 14095. https://www.doi.org/10.1098/rsta.2004.1452
  17. Hbiriq Y., Ammar M. R., Fantini C., L. Hennet, M. Zaghrioui // Phys. Rev. B. 2023. V. 107. P. 134305. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.107.134305
  18. Pimenta M.A., Dresselhaus G., Dresselhaus M.S., L. G. Cançado, A. Jorio, R. Saito //Phys. Chem. Chem. Phys. 2007. V. 9. № 11. P. 1276. https://www.doi.org/10.1039/B613962K
  19. Larouche N., Stansfield B.L. // Carbon. 2010. V. 48. № 3. P. 620. https://www.doi.org/10.1016/j.carbon.2009.10.002
  20. Kelly B.T. Dimensional changes and lattice parameter changes in graphite crystals due to interstitial atoms and vacancies. // Proc. 2nd Conference on Industrial Carbon and Graphite. Society of Chemical Industry. London. 1965. P. 483.
  21. Burchell T.D. // MRS Bull. 1997. V. 22. P. 29. https://www.doi.org/10.1557/S0883769400033005
  22. Жмуриков Е.И., Бубненков И.А., Дремов В.В., Самарин С.И., Покровский А. С., Харьков Д. В. Графит в науке и ядерной технике. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2013. 163 с.
  23. Andrianova N.N., Avilkina V.S., Borisov A.M., Mashkova E.S., Parilis E.S. // Vacuum. 2012. V. 86. P. 1630. https://www.doi.org/10.1016/j.vacuum.2011.12.010
  24. Andrianova N.N., Borisov A.M., Mashkova E.S., Virgiliev Yu.S. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2013. V. 315. P. 240. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.04.011
  25. Ehrhart P., Schilling W., Ullmaier H. // Encyclopedia Appl. Phys. 1996. V. 15. P. 429.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».