EBSD analysis of strain distribution of sapphire single crystal irradiated with swift heavy ions

高速重イオン照射したサファイア単結晶における歪み分布のEBSD解析

石川 法人   ; 近藤 啓悦  ; 藤村 由希; 喜多村 茜

Ishikawa, Norito; Kondo, Keietsu; Fujimura, Yuki; Kitamura, Akane

100MeV以上の高速重イオンをセラミックスに照射すると、照射損傷が形成される。耐照射性の高いセラミックスを照射環境で使用する場合、照射損傷の度合いが小さいことが材料を応用する際のメリットである。一方で、照射損傷を予測するための照射損傷データを取得するためには、かすかな照射損傷を敏感に検知する手法を新規に開発する必要がある。サファイアの照射損傷は、X線回折法を用いて格子歪みという形で検知することが可能であることが分かっているが、その空間分解能はmmオーダーであり、mオーダーの歪み分布を検知するためには、新しい手法の開発が必要とされる。本研究では、EBSD(電子線後方散乱回折法)を利用すると、その目標が達成できる可能性に着目し、照射試料の歪み分布の検知を試みた。その結果、例えば340MeV Auイオンを照射したサファイア単結晶において、照射部の結晶格子膨張を検知することができ、かつmオーダーの歪み分布を視覚化することに成功した。興味深いことに、照射部と隣り合った未照射部においても照射の影響がみられ、その未照射部の結晶格子が収縮する様子も視覚化することができた。

Radiation damages are induced by swift heavy ions with energy above 1 MeV/u where the energy deposition is mainly done through ionization and electronic excitation process. The previous studies of X-ray diffraction and transmission electron microscopy show that lattice expansion is induced at low fluence, and at high fluence amorphization was induced in single crystalline AlO irradiated with swift heavy ions (e.g. amorphization by irradiation with 160 MeV Xe ions at 3.510 ions/cm). Since the origin of the amorphization is still unclear, it is important to examine the irradiation-induced lattice expansion in detail.