РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ

РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ В КРИСТАЛЛАХ, структурные повреждения, образующиеся при облучении кристаллов потоками ядерных частиц и жёстким электромагнитным (гамма- и рентгеновским) излучением. Структурные микроповреждения вызывают изменения механич. и др. физич. свойств кристаллов. Восстановление их свойств, т. е. уничтожение Р. д. в к., осуществляется при нагревании. Изучение Р. д. в к. началось в середине 40-х гг. с развитием реакторной техники. Впервые на возможность разрушения кристаллич. решётки вследствие смещения атомов из их равновесных положений при взаимодействии с быстрыми нейтронами и осколками деления ядер указал Ю. Вигнер в 1942. Тогда же было высказано предположение о том, что такие смещения атомов должны сказываться на свойствах материалов.

Различают простые и сложные Р. д. в к. Простейшими являются междоузельный атом и вакансия (см. Дефекты в кристаллах). Такая пара образуется, когда ядерная частица сообщает атому, находящемуся в узле кристаллич. решётки, энергию выше нек-рой пороговой Е_о. Величина Е_о зависит от вещества и равна неск. десяткам эв. Этой энергии достаточно для разрыва межатомных связей и удаления атома на нек-рое расстояние от узла кристаллич. решётки. И вакансия, и междоузельный атом обладают высокой подвижностью даже при комнатной темп-ре. Встретившись в процессе миграции по кристаллу, они могут рекомбинировать, выйти на поверхность кристалла либо "закрепиться" на дефектах нерадиационного происхождения (примесных атомах, дислокациях, границах зёрен, микротрещинах и т. д.). Если энергия, приобретённая атомом, превышает в неск. десятков или сотен раз Л, то первично смещённый атом, взаимодействуя с "окружением", вызывает при движении по кристаллу каскад вторичных смещений.

В результате слияния простых Р. д. в к. могут образоваться их скопления. Образование скоплений наиболее вероятно в тех случаях, когда облучение производится частицами высоких энергий, порождающими каскадные процессы. При этом даже небольшие первичные скопления могут служить "зародышами", на к-рых происходит накопление (конденсация) простых дефектов. Рост вакансионных скоплений превращает их в поры. Однако этот процесс не может происходить непрерывно: с одной стороны, он ограничен относительным уменьшением поверхности конденсация вакансий, с другой - условиями теплового равновесия. В металлах сферич. поры неустойчивы, они сдавливаются в плоскости одного из наиболее плотных атомных слоев кристалла и образуют кольцевые дислокации.

Наиболее полную информацию о Р. д. в к. можно получить, если облучать материалы при очень низкой темп-ре (вплоть до неск. К). Образовавшиеся Р. д. в к. как бы "замораживаются", процесс их миграции по кристаллу максимально замедляется. При последующем постепенном нагревании часто наблюдается ступенчатая картина восстановления исследуемых свойств материала. Исследование характера и скорости восстановления свойств во времени при темп-ре наиболее резкого их изменения на границе соседних ступеней (изотермический отжиг) позволяет определить энергию активации движения Р. д. в к. и особенности их превращений. Р. д. в к. наблюдают и непосредственно, напр. с помощью электронных микроскопов и ионных проекторов.

Исследование Р. д. в к. имеет большое практич. значение. Различные конструкционные материалы и делящиеся вещества в ядерных реакторах, материалы, находящиеся на борту космич. объектов в радиационных поясах Земли, подвергаются воздействию потоков нейтронов, протонов, электронов и у-квантов. Знание типа образующихся Р. д. в к., их превращений и термической стабильности, а также влияния Р. д. в к. на свойства материалов позволяют прогнозировать работу последних под воздействием облучения, открывает пути создания радиационно-стойких материалов.

Лит.: Конобеевский С. Т., Действие облучения на материалы, М., 1967; Вавилов В. С., Ухин Н. А., Радиационные эффекты в полупроводниках и полупроводниковых приборах, М., 1969; Томпсон М., Дефекты и радиационные повреждения в металлах, пер. с англ., М., 1971.

Н. А. Ухин.