Accumulation of radiation damage and disordering in MgAlO under swift heavy ion irradiation

高速重イオン照射下におけるMgAlOの照射損傷と乱れの蓄積

安田 和弘*; 山本 知一*; 江藤 基稀*; 川副 慎治*; 松村 晶*; 石川 法人   

Yasuda, Kazuhiro*; Yamamoto, Tomokazu*; Eto, Motoki*; Kawasoe, Shinji*; Matsumura, Sho*; Ishikawa, Norito

原子炉照射環境において優れた耐照射損傷性を示すスピネル結晶について、高い耐照射損傷性のメカニズムを原子レベルで解明することを目的として、高速重イオン照射に伴うMgAlOスピネルの照射損傷を、高分解能透過型電子顕微鏡法及び高角度分解電子チャネリングX線分光法を駆使して精密に調べた。その結果、イオンの通過する軌跡に沿って形成される損傷領域は、中心部分にNaCl型結晶構造に相転移した領域(直径約1nm)、その周辺部にMgとAlの原子サイト間移動が起きている乱れ領域(直径約10-12nm)の多重構造で構成されることが明らかになった。

Accumulation and recovery of radiation-induced damage with swift heavy ions instoichiometric magnesium aluminate spinel, MgAlO, has been investigated. Microstructural change and atomic disordering was examined through transmission electron microscopy (TEM) techniques, with bright-field (BF) and high-resolution (HR) TEM images, and high angular resolution electron channelling X-ray spectroscopy (HARECXS), for single crystal MgAlO irradiated with 200 MeV Xe, and 340 or 350 MeV Au ions. The density of core damage region, detected by BFTEM with Fresnelcontrast, increased proportionally with ion fluence at the early stage of accumulation. This result is discussed with a balance between the formation and recovery of the core damage region under irradiation, and the influence region to induce the recovery was evaluated to be 7-9 nm in radius. The structure of the core damage region is found from HR and BFTEM images to be a columnar vacancy-rich region with a low atomic density.