High fluence effect on the surface morphology of ceramics irradiated by SHI

高エネルギー重イオンを照射されたセラミックスの表面形態における高線量の効果

大久保 成彰   ; 友部 政勝*; 石川 法人   

Okubo, Nariaki; Tomobe, Masakatsu*; Ishikawa, Norito

原子力分野で使用されるセラミックス機能材料に関して、高エネルギー重イオンを高線量まで照射し、表面の損傷形態を調べた。鉄鋼材料は水等の冷却材環境で長期間使用されると、表面が酸化する。そこで、原子力機構のタンデム加速器により、鉄の表面酸化物の一つであるFeOに、鉄イオンを高線量まで照射し、表面及び微細組織への照射影響を調べた。その結果、照射された表面は、波紋(リップル)とセル構造を呈した。照射イオンがほぼ貫通する試料厚さの場合、照射面と裏面の両面に波紋構造が観察された。また、量子科学技術研究開発機構高崎量子応用研究所のTIARA施設にて、約1/10のエネルギーにてNiイオンをCeOに照射した場合、表面のみにリップルとセル構造が観察され、これら表面形態は、照射角度や照射線量によって変化した。通常のスパッタリングは、keV程度の照射によって弾性衝突的に引き起こされ、表面形態はマクロには滑らかである。しかし、本研究でのリップル等はSEMレベルで観察され、高エネルギーの電子的エネルギー付与が、激しい表面スパッタリングを引き起こしたことを示す。また、断面TEM観察により、電子的エネルギー付与の高い表面では非晶質化が生じていることが鉄酸化物で初めて明らかになった。

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