A Study of defects in electron- and ion-irradiated ZrCuAl bulk glassy alloy using positron annihilation techniques

電子線及びイオン照射ZrCuAlバルク金属ガラス中の欠陥の陽電子消滅法による研究

堀 史説*; 小野寺 直利*; 福本 由佳*; 石井 顕人*; 岩瀬 彰宏*; 河裾 厚男; 薮内 敦; 前川 雅樹; 横山 嘉彦*

Hori, Fuminobu*; Onodera, Naoto*; Fukumoto, Yuka*; Ishii, Akito*; Iwase, Akihiro*; Kawasuso, Atsuo; Yabuuchi, Atsushi; Maekawa, Masaki; Yokoyama, Yoshihiko*

200MeV又は2.5MeVのXeイオン,180keVのHeイオン、及び2MeV電子線をそれぞれ室温で照射したZrCuAlバルク金属ガラス中の自由体積変化について陽電子消滅法を用いて調べた。X線回折測定の結果、いずれの試料においても照射による結晶化は確認されなかった。陽電子寿命測定の結果、電子線照射試料及びHeイオン照射試料では陽電子寿命値の増大が観測された一方で、重イオンであるXeイオン照射試料では陽電子寿命値の減少が観測された。金属ガラスの陽電子寿命値の減少は構造緩和又は結晶化を示唆するものであるが、本研究試料では結晶化は確認されていない。したがって、Xeイオン照射試料の陽電子寿命値の減少は照射粒子から与えられたエネルギーにより生じた構造緩和に起因するものであると考えられる。一方で、軽イオンであるHeイオン照射試料では照射損傷領域において自由体積の増大を示す陽電子消滅線ピーク強度の増大が観測されたことから、ZrCuAlバルク金属ガラスへの照射効果は照射粒子の1粒子あたりの原子弾き出し数の違いに依存することを見いだした。

Free volume changes in ZrCuAl bulk glassy alloys irradiated by 200 and 2.5 MeV Xe ions, 180 keV He ions, and 2 MeV electrons were investigated at room temperature using positron annihilation techniques. X-ray diffraction revealed that no crystallization took place in any of the irradiated sample. The positron lifetime increased only after electron and 180 keV He irradiation. This indicates that the radiation has increased the open volume size (free volume). On the other hand, the positron lifetime was decreased by irradiation with heavy Xe-ions at either energy of 2.5 or 200 MeV. It is conceivable that the difference in behavior can be attributed to the difference in displacements per radiation particle (dpp), because the dpp estimated for 2 MeV electrons and 180 keV He ions is three or more orders of magnitude less than that for heavy Xe ions. We found that the radiation effect in ZrCuAl bulk glassy alloy is dependent on the displacement per radiation particle.