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Effects of one-dimensional migration of self-interstitial atom clusters on the decreasing behaviour of their number density in electron-irradiated $$alpha$$-iron

純鉄における電子照射下での格子間原子集合体の数密度減少に対する一次元運動の影響

阿部 陽介; 佐藤 裕樹*; 橋本 直幸*; 大貫 惣明*

Abe, Yosuke; Sato, Yuki*; Hashimoto, Naoyuki*; Onuki, Somei*

超高圧電子顕微鏡(HVEM)を用いた電子照射下その場観察実験により、純鉄における格子間原子集合体の数密度は照射初期にピークに達し、その後連続的に減少することが明らかになった。HVEMその場観察実験では薄膜試料が用いられるため、格子間原子集合体は一次元(1D)運動により表面で消失することが考えられる。そこで本研究では、実験で明らかになった格子間原子集合体の1D運動機構に基づく解析モデルを導出し、格子間原子集合体の1D運動が数密度減少に及ぼす影響を調べた。その結果、残留不純物に捕獲され静止状態にある格子間原子集合体は、電子照射による弾き出しが引き金となって1D運動を生じ、残留不純物への再捕獲を免れた割合だけ表面消失を生じ、それにより数密度が連続的に減少することが示された。残留不純物への捕獲確率はランダムウォーク理論を用いて評価することができ、用いた薄膜試料における残留不純物濃度と同程度の場合に、実験で観察された格子間原子集合体の数密度の減少挙動をよく再現することが示された。

We derive analytical models associated with the experimentally revealed one-dimensional (1D) migration mechanisms to examine the decreasing behavior of the cluster number density. The model calculation indicates that the detrapping of the stationary SIA clusters causes the surface annihilation of the liberated SIA clusters, leading to the decrease in their number density. The decreasing behavior is in closer accordance with the experimental data when setting the impurity concentration in the same order as the estimation from the previous in situ HVEM experiment. This result suggests that the trapping and detrapping of the SIA clusters are the possible underlying processes for the decreasing behavior.

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パーセンタイル:100

分野:Materials Science, Multidisciplinary

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