In-situ weak-beam scanning transmission electron microscopy for quantitative dislocation analysis in nuclear materials during post-irradiation annealing

照射後アニーリング時における原子力材料中の転位の定量的解析のためのその場ウィークビーム走査透過型電子顕微鏡

吉田 健太*; Du, Y.*; 嶋田 雄介*; 鈴土 知明   ; 外山 健*; 井上 耕治*; 荒河 一渡*; Milan, K. J.*; Gerard, R.*; 永井 康介*

Yoshida, Kenta*; Du, Y.*; Shimada, Yusuke*; Suzudo, Tomoaki; Toyama, Takeshi*; Inoue, Koji*; Arakawa, Kazuto*; Milan, K. J.*; Gerard, R.*; Nagai, Yasuyoshi*

新開発のビームセレクター, 環状検出器, 高速CCDカメラ, イメージングフィルターを収差補正電子顕微鏡のカメラチャンバーに取り付けることにより、新規ウィークビーム走査透過型電子顕微鏡(WB-STEM)を開発した。開発されたWB-STEMは転位ループの動的挙動の観察能力が大きく向上していることが、その場観察よって確認された。また、さらに、分子動力学を用いて転位ループ挙動の数値シミュレーションを実施し、実験結果が理論解析によって良く説明されていることを確認した。よって本WB-STEMは原子炉圧力容器(RPV)鋼等の原子力材料の脆化メカニズムを理解に大きく役立つと期待される。

We developed a weak-beam scanning transmission electron microscopy (WB-STEM) by installing a novel beam selector, annular detector, a high-speed CCD camera and imaging filter in a camera chamber of an aberration corrected electron microscope. In-situ observation confirmed that the newly-developed WB-STEM has improved the ability to observe the dynamic behavior of dislocation loops. In addition, we performed a numerical simulation of dislocation loop behavior using molecular dynamics, and confirmed that the experimental results were well explained by the theoretical analysis. Therefore, this WB-STEM is expected to be useful for understanding the embrittlement mechanism of nuclear materials such as reactor pressure vessel (RPV) steels.