Effect of Long-Range Interaction in the Modification of Surface Layers of WC–Co Samples by a Pulsed Ion Beam

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

The results of modification of WC–Co samples by a pulsed beam of nitrogen ions (200–300 keV, 120 ns) with an energy density of 7–8 J/cm2 are presented. It is shown that the change in the structure occurs in the near-surface layer with a thickness of 20–30 µm, which significantly exceeds the range of ions in the target (≈0.5 µm) and the depth of propagation of the thermal front during the pulse (≈1 µm). The analysis of various mechanisms of the long-range effect is carried out: the formation of a shock wave, the generation of primary radiation defects, etc. It is shown that the long-range effect is associated with the charge exchange of ions and the formation of fast atoms. The simulation of the charge exchange of ions in the gaseous layer of desorbed molecules is performed. It was found that the probability of ion charge exchange in the processes N+ + N2 → N0 and N+ + O2 → N0 significantly exceeds 100%, which indicates that the effect of irradiation by atoms was not taken into account while calculating. In contrast to ions, when the target is irradiated with atoms, the efficiency of the formation of radiation defects is much higher.

全文:

受限制的访问

作者简介

A. Pushkarev

National Research Tomsk Polytechnic University

编辑信件的主要联系方式.
Email: aipush@mail.ru
俄罗斯联邦, Tomsk

Yu. Egorova

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: aipush@mail.ru
俄罗斯联邦, Tomsk

S. Polisadov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: aipush@mail.ru
俄罗斯联邦, Tomsk

参考

  1. Kano S., Inoue T. // Surf. Coat. Technol. 2006. V. 201. P. 223. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.126
  2. Rotshtein V., Ivanov Yu., Markov A. Surface treatment of materials with low-energy, high-current electron beams. // Materials Surface Processing by Directed Energy Techniques / Ed. Pauleau Y. Elsevier, 2006. P. 205.
  3. Proskurovsky D.I., Rotshtein V.P., Ozur G.T., Ivanov Yu.F., Markov A.B. // Surf. Coat. Technol. 2000. V. 125. P. 49. https://www.doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00604-0
  4. Быстрицкий В.М., Диденко А.Н. Мощные ионные пучки. М.: Энергоатомиздат, 1984. 152 с.
  5. Zatsepin D.A., Boukhvalov D.W., Buntov E.A., Zatse-pin A.F., Batalov R.I., Novikov H.A., Bayazitov R.M. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 590. P. 153023. https://www.doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.153023.
  6. Диденко А.Н., Шаркеев Ю.П., Козлов Э.В., Рябчиков А.И. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах. Томск: Издательство НТЛ, 2004. 328 с.
  7. Тетельбаум Д.И. // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2010. № 5. С. 250.
  8. Uglov V.V., Anishchik V.M., Astashynski V.M., Cheren-da N.N., Gimro I.G., Kovyazo A.V. // Surface & Coatings Technology. 2005. V. 200. Iss. 1–4. P. 245. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.02.079
  9. Бойко В.И., Скворцов В.А., Фортов В.Е., Шаманин И.В. Взаимодействие импульсных пучков заряженных частиц с веществом. М.: Физматлит, 2003. 288 с.
  10. Бойко В.И., Валяев А.Н., Погребняк А.Д. // Успехи физических наук. 1999. Т. 169. С. 1243. https://www.doi.org/10.3367/UFNr.0169.199911d.1243
  11. Погребняк А.Д., Кульментьева О.П. // Физическая инженерия поверхности. 2003. Т. 1. № 2. С. 110.
  12. Renk T.J., Buchheit R.G., Sorensen N.R., Cowell S.D., Thompson M.O., Grabowski K.S. // Phys. Plasmas. 1998. № 5. P. 2144. https://www.doi.org/10.1063/1.872887
  13. Ghyngazov S.A., Pavlov S., Kostenko V., Surzhikov A. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. B. 2018. V. 434. Р. 120. https://www.doi.org/10.1016/j.nimb.2018.08.037
  14. Ghyngazov S., Ovchinnikov V., Kostenko V., Gushchina N., Makhinko F. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 388. P. 125598. https://www.doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125598
  15. Ghyngazov S.A., Kostenko V.А., Ovchinnikov V.V., Gushchina N.V., Makhinko F.F. // Inorg. Mater.: Appl. Res. 2019. V. 10. Р.438. https://www.doi.org/10.1134/S2075113319020199
  16. Was G.S., Averback R.S. Radiation Damage Using Ion Beams. // Comprehensive Nuclear Materials. Vol. 1. Elsevier: Amsterdam, 2012. P. 195.
  17. Freysoldt C., Grabowski B., Hickel T., Neugebauer J., Kresse G., Janotti A., van de Walle C. // Rev. Modern Phys. 2014. V. 86. P. 253. https://www.doi.org/10.1103/RevModPhys.86.253
  18. Marian J., Wirth B.D., Perlado J.M., Odette G.R., Diaz de la Rubia T. // Phys. Rev. B. 2001. V. 64. P. 094303. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.64.094303
  19. Ortiz C.J., Caturla M.J. // Phys. Rev. B. 2007. V. 75. P. 184101. https://www.doi.org/10.1103/PhysRevB.75.184101
  20. Nordlund K.K., Zinkle S.J., Sand A.E., Granberg F., Averback R.S., Stoller R.E., Suzudo T., Malerba L., Banhart F., Weber W.J., Willaime F., Dudarev S.L., Simeone D. // J. Nucl. Mater. 2018. V. 512. P. 450. https://www.doi.org/10.1016/j.jnucmat.2018.10.027
  21. Smith R., Jakas M., Ashworth D., Oven B., Bowyer M., Chakarov I., Webb R. Atomic and ion collisions in solids and surfaces. Theory, simulation and application. Cambridge University Press, 2005. 309 p.
  22. Ziegler J.F., Biersack J.P., Littmark U. The stopping and range of ions in solids. N.Y.: Pergamon, 1985. 372 р.
  23. SRIM & TRIM program (2013). http://www.srim.org/
  24. Pushkarev A., Prima A., Myshkin V., Chistyakova N., Ezhov V. // Laser and Particle Beams. 2021. P. 6630259. https://www.doi.org/10.1155/2021/6630259
  25. Zhu X.P., Lei M.K., Ma T.C. // Rev. Sci. Instrum. 2002. V. 73. № 4. P. 1728. https://www.doi.org/10.1063/1.1455137
  26. Пушкарев А.И., Егорова Ю.И., Прима А.И., Корусенко П.М., Несов С.Н. Генерация, диагностика и применение мощных ионных пучков с высокой плотностью энергии. Новосибирск: АНС “СибАК”, 2019. 106 с.
  27. Pushkarev А.I., Isakova Y.I., Prima А.I. // Laser and Particle Beams. 2018. V. 36. № 2. P. 210. https://www.doi.org/10.1017/S0263034618000186
  28. Prima A.I., Egorova Yu.I., Pushkarev A.I., Matryenin S.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1588. P. 012045. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/1588/1/012045
  29. Novikov N.V., Teplova Ya.A. Database on charge – changing cross sections in ion-atom collisions // J. Phys.: Conf. Ser. 2009. V. 194. P. 082032. https://www.doi.org/10.1088/1742-6596/194/8/082032

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Thermogram of the IRP (a) and energy density distribution in the focus (b) in vertical 1 and horizontal 2 directions

下载 (366KB)
索引源数据
3. Fig. 2. SEM image of the surface of the original WC-Co sample (a) and irradiated by ion beam with 1 (b); 5 (c); 10 (d) pulses. IAP energy density 7-8 J/cm2

下载 (744KB)
索引源数据
4. Fig. 3. SEM image of the cross section of the WC-Co sample after irradiation with 5 (a) and 10 (b) pulses. IRI energy density 7-8 J/cm2

下载 (321KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Run of N+ ions with energy 300 keV in a tungsten carbide target

下载 (134KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Dependence of deuterium atom (1) and deuteron (2) energy losses on the formation of radiation defects during absorption in a TiD2 target [17]

下载 (225KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».