在材料輻照中,原子因入射粒子的碰撞而獲得大于Ed(位移閾能)的能量,從而產(chǎn)生離位現(xiàn)象的原子稱為初級(jí)撞出原子PKA( Primary Knock-on Atom)

撞擊模型

如果,在轟擊時(shí),他們獲得的能量超過閾值的能量埃德原子只能流離失所。同樣地,當(dāng)一個(gè)移動(dòng)原子與靜止原子碰撞時(shí),兩者的原子將具有比埃德能量更大碰撞后僅當(dāng)原始運(yùn)動(dòng)原子有一個(gè)能量超過2ED。因此,只播放與能量大于2ED可以繼續(xù)置換多個(gè)原子和增加位移原子的總數(shù)量。情況下的初級(jí)撞出原子確實(shí)具有足夠的能量以置換進(jìn)一步原子,同樣道理保持為任何隨后移位原子。

在任何情況下,大多數(shù)移位原子離開晶格位置具有能量不超過兩次或三次埃德更多。這樣的原子會(huì)碰撞另一原子,大約每意味著原子間距離行駛,平均碰撞過程中丟失一半的能量。假設(shè)已放緩至1 EV為動(dòng)能的原子成為被困在間隙位置,取代原子通常會(huì)被困住不超過幾個(gè)原子間距離他們留下的空缺。

有用于初級(jí)撞出原子的能量幾種可能,并且這些導(dǎo)致不同形式的損害。在電子或伽瑪射線轟擊的情況下,初級(jí)撞出原子通常不具有足夠的能量以置換出更多的原子。所造成的損害是由隨機(jī)分布的Frenkel缺陷的,通常是用一個(gè)距離不大于所述間隙和空位之間四個(gè)或五個(gè)原子間距離以上。當(dāng)初級(jí)撞出原子從轟擊的電子接收能量大于版,它們能夠置換原子的位置,以及一些弗倫凱爾缺陷成為間隙原子的基團(tuán)與相應(yīng)的空位,在彼此的少數(shù)原子間距離。在轟炸中被快速移動(dòng)的原子或離子的情況下,空位和間隙原子團(tuán)廣沿線產(chǎn)生的原子或離子的軌道隔開。作為原子減慢,斷面制造的初級(jí)撞出原子增大,導(dǎo)致空位和間隙的組集中在軌道的末端

損傷模型

甲熱峰是在其中一個(gè)運(yùn)動(dòng)粒子加熱通過固體圍繞其軌道為10-12 s量級(jí)的時(shí)間的材料的區(qū)域。在其路徑中,初級(jí)撞出原子可以產(chǎn)生類似的加熱和急冷的金屬,導(dǎo)致弗倫凱爾缺陷的效果。一種熱尖峰不會(huì)持續(xù)足夠長(zhǎng)的時(shí)間,以允許所述的Frenkel缺陷退火。

提出了重元素的快速中子轟擊一個(gè)不同的模式稱為置換秒殺。具有高能量的初級(jí)撞出原子,受影響的區(qū)域被加熱到的溫度高于材料的熔點(diǎn),而不是考慮個(gè)別碰撞,影響了整個(gè)體積可以被認(rèn)為“融化”的時(shí)間很短。 “融化”和“液體”的字用于這里比較勉強(qiáng),因?yàn)樗遣幻鞔_的,在如此高的溫度和壓力的材料是否將是液體或稠密氣體。一旦融化,前間隙和空位成為“密度波動(dòng),”因?yàn)橹車母顸c(diǎn)不再存在于液體。在熱峰的情況下,溫度不高到足以保持液體狀態(tài)足夠長(zhǎng)的密度波動(dòng)放松和原子間的交流發(fā)生。一種快速“淬火”效應(yīng)導(dǎo)致空位 - 間隙對(duì),堅(jiān)持整個(gè)融化和再固化。朝向初級(jí)撞出原子的路徑的終點(diǎn),能量損失的速率變得足夠高以升溫材料以及其熔點(diǎn)以上。而材料被熔化,原子交換發(fā)生如由從密度波動(dòng)局部應(yīng)變的松弛發(fā)起的原子的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。此釋放儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到這些菌株中,即使高引發(fā)溫度,保持液體狀態(tài)之后短暫最波動(dòng)消失的密度。在此期間,湍流運(yùn)動(dòng)繼續(xù),使得在再凝固,大部分的原子將占據(jù)新晶格點(diǎn)。這些區(qū)域被稱為位移尖峰,它不同于熱峰值,不保留Frenkel缺陷。

根據(jù)這些理論,應(yīng)該有兩個(gè)不同的區(qū)域,每個(gè)保持一個(gè)不同形式的損壞,沿初級(jí)撞出原子的路徑。甲熱峰應(yīng)發(fā)生在路徑的較早部分,而這種高能量的區(qū)域保留空位間質(zhì)性對(duì)。應(yīng)該有朝向路徑,低能量區(qū)域的端部,其中原子已經(jīng)被移動(dòng)到新的晶格位置,但沒有空位 - 間隙對(duì)保留的位移尖峰。