Variation in formation and migration of self-interstitial atom clusters in electron irradiated copper with material purity and specimen preparation method

電子照射下での銅における自己格子間原子集合体の一次元運動に与える不純物の影響

佐藤 裕樹*; 阿部 陽介  ; 大久保 賢二*; 谷岡 隆志*

Sato, Yuki*; Abe, Yosuke; Okubo, Kenji*; Tanioka, Takashi*

分子動力学計算によると、格子間原子集合体はカスケード損傷から直接形成され、一次元(1D)運動と呼ばれる高速拡散により損傷領域から離脱することにより、その後の損傷組織発達に強く影響すると考えられている。我々はこれまでに、超高圧電子顕微鏡を用いた電子照射その場観察により、実験で観察される1D運動は間欠的で、その理由として試料に残留する不純物の効果を考えてきた。本研究では、銅を対象として、純度及び試料の作製方法と1D運動挙動の関係について調査した。その結果、高純度試料では、熱処理なし試料(切断・機械研磨・打ち抜き)に比べて標準試料(切断・圧延・打ち抜き・熱処理)では1D運動距離が大きく抑制されるのに対して、バルク熱処理試料(切断・熱処理・機械研磨・打ち抜き)では大きな変化は見られなかった。低純度試料では、バルク熱処理試料と標準試料で顕著な差は見られなかった。また、標準試料で比較すると高純度と低純度には顕著な差は認められなかった。入手した試料に最初から含まれている不純物と試料作製の際の熱処理で導入される不純物が1D運動に影響していることが考えられる。

Using in situ observation with high-voltage electron microscope, one-dimensional (1D) migration of self-interstitial atom (SIA) clusters under electron irradiation at 300 K was surveyed for copper materials of five nominal purities and TEM specimens prepared with three methods. In standard (STD) specimens that were prepared through cold rolling and annealing in the vacuum, formation and 1D migration of SIA clusters did not depend much on the nominal purity. In non-annealed (NA) specimens, prepared from high purity materials through mechanical processing and electropolishing, defect structure was coarser than in STD specimens. Results of bulk annealing (BA) specimens showed that annealing of as-received block material had minor effects. Above results were discussed based on the hypothesis that impurity atoms existing in as-received materials and those induced by annealing act as traps for SIA clusters.