Введение
Глава 1. Современное состояние исследований процессов при взаимодействии ускоренных ионов с твердым телом 17
1.1. Взаимодействие ионов с приповерхностными слоями твердых тел. 17
1.1.1. Отражение бомбардирующих ионов 17
1.1.2. Потери энергии бомбардирующих ионов 21
1.1.3. Пространственное распределение внедренных атомов 27
1.1.4. Накопление радиационных дефектов 28
1.1.5. Диффузия радиационных дефектов 31
1.1.6. Возникновение механических напряжений в облученном слое 32
1.2. Ионное распыление поверхности материалов 34
1.2.1. Топография облученной поверхности 34
1.2.2. Физическое распыление 40
1.3. Внедрение атомов отдачи 51
1.3.1. Основные закономерности внедрения атомов отдачи 51
1.3.2. Механизмы ионного перемешивания 53
1.3.3. Применение метода ионного перемешивания для повышения функциональных свойств приповерхностных слоев 56
1.3.4. Особенности применения метода ионного перемешивания 58
1.4. Применение ионных пучков с широким энергетическим спектром 59
1.4.1. Газоразрядные приборы и источники ионов 59
1.4.2. Воздействие потоков ионов на элементы конструкций в ускорительных системах 63
1.4.3. Воздействие ионизованных потоков частиц на элементы разрядной камеры ТЯР 67
1.4.4. Методы имитации воздействия на материалы пучков ионов с широким энергетическим спектром 72
1.5. Анализ особенностей радиационной повреждаемости приповерхностных слоев материалов при воздействии многокомпонентных ионных пучков с широким энергетическим спектром 77
1.5.1. Радиационные пробеги внедряемых ионов 79
1.5.2. Энерговыделение в модифицируемом слое 81
1.5.3. Распыление 84
1.5.4. Модифицирование приповерхностных слоев материалов 86
1.6. Выводы по главе 1 89
Глава 2. Методические вопросы исследования 93
2.1. Обоснование выбора материалов для исследования 93
2.2. Методы исследования модифицированной поверхности материалов 94
2.2.1 Исследование структурно-фазового состояния материалов 94
2.2.2. Изучение распыления материалов 101
2.2.3. Изучение распределения внедренных атомов в мишени 107
2.3. Методы изучения состояния поверхности 113
2.3.1. Изучение коррозионной стойкости материалов и состояния оксидов 113
2.3.2. Оптическая и инфракрасная спектроскопия 114
2.4. Выводы к главе 2 120
Глава 3. Метод облучения материалов многокомпонентым пучком ионов с широким энергетическим спектром 121
3.1. Разработка методики облучения пучком ионов с широким энергетическим спектром 121
3.2. Источники ионов 133
3.2.1. Источник с разрядом в неоднородном магнитном поле . 133
3.2.2. Источник на основе газового разряда Пеннинга 140
3.2.3. Источник на основе секционированного периплазматрона 144
3.3. Установка «ВОКАЛ» для проведения радиационных экспериментов 152
3.3.1. Конструкция ионно-оптической системы установки 154
3.3.2. Система управления и контроля параметров пучка ионов с широким энергетическим спектром 162
3.4. Специализированная установка для обработки цилиндрических изделий 168
3.5. Выводы к главе 3 172
Глава 4. Распыление материалов при облучении пучками ионов с широким энергетическим спектром 174
4.1.Распыление поли- и монокристаллов 174
4.1.1. Зависимость коэффициентов распыления материалов от дозы и температуры облучения 175
4.1.2. Зависимость коэффициентов распыления материалов от средней энергии ионов 186
4.2. Распыление металлических пленок 204
4.2.1. Однослойные плени на металлической подложке 204
4.2.2. Многослойные пленки на металлической подложке 206
4.3. Обсуждение полученных результатов по распылению материалов и пленок 209
4.3.1 Распыление поликристаллов 209
4.3.2. Распыление пленок на металлической подложке 222
4.4. Выводы к главе 4 226
Глава 5. Легирование приповерхностных слоев материалов в режиме ионного перемешивания 228
5.1. Внедрение газов при облучении материалов пучками ионов H+, He+, Ar+ с широким энергетическим спектром 228
5.1.1. Распределение внедренных ионов газов 228
5.1.2. Анализ накопления внедренных атомов 239
5.2. Внедрение атомов из пленок в режиме ионного перемешивания 251
5.2.1. Внедрение атомов из однослойной пленки 252
5.2.2. Внедрение атомов из двухслойной пленки 256
5.2.3. Внедрение атомов из трехслойной пленки 258
5.2.4. Многокомпонентное внедрение 262
5.2.5 Обсуждение результатов накопления внедренных атомов в режиме ионного перемешивания 270
5.3. Рекомендации по использованию внедрения атомов для легирования материалов 286
5.4. Выводы к главе 5 294
Глава 6. Практическое применение ионного модифицирования материалов 296
6.1. Коррозионная стойкость сплавов циркония 296
6.1.1.Фазовое состояние легированных образцов 298
6.1.2.Структурно-фазовое состояние оксидных пленок на модифицированной поверхности циркониевых сплавов 305
6.1.3. Перераспределение внедренных атомов в процессе роста оксидных пленок 318
6.1.4. Изучение состояния оксидных пленок методами ИК-спектроскопии 329
6.1.5. Диффузия кислорода в процессе роста оксидной пленки 341
6.1.6. Физическая модель роста оксидных пленок на ионно-легированной поверхности циркониевых сплавов 345
6.3. Рекомендации по использованию результатов диссертации в реальном секторе экономики 351
Основные выводы по диссертации 355
Список использованных литературных источников
