Ātro zelta jonu izraisītās struktūras un nanomehānisko īpašību izmaiņas LiF kristālos

Abstract

Darbā pētītas struktūras un mikromehānisko īpašību izmaiņas LiF monokristālos, apstarojot tos ar ātrajiem zelta joniem. Pētījumos izmantotas nanoindentēšanas, optiskās, atomspēka un skenējošās elektronu mikroskopijas, un optiskās absorbcijas spektroskopijas metodes. Struktūras pētījumi uz apstarotās virsmas un profila virsmām parādīja, ka, apstarojot LiF ar fluenci 5•1012 joni/cm2, kas atbilst 68 MGy dozai, notiek apstarotā slāņa nanostrukturēšanās. Atomspēka mikroskopijas pētījumi parādīja, ka apstarotais slānis sastāv no kolonnveida graudiem ar šķērsgriezumu 50-100 nm. Nanoindentēšanas pētījumos konstatēta ievērojama (~3 reizes) apstarošanas izraisīta cietības paaugstināšanās. Noskaidrots, ka cietības izmaiņas visā jonu iespiešanās dziļumā korelē ar jonu enerģijas zudumiem, kuru aprēķināšanā tika izmantota nozarē zināmā programma SRIM 2008.

In this work changes in the structure and micromechanical properties of LiF single crystals irradiated with swift gold ions have been investigated. In the research nanoindentation, optical, atomic-force, scanning electron microscopy and optical absorption spectroscopy methods have been used. Investigation of the structure on the irradiated surface and cross-section profile surface revealed that the irradiated with the fluence of 5•1012 ions/cm2, which corresponds to 68 MGy dose, layer is nanostructured. Atomic-force microscopy measurements showed that the irradiated layer consists of columnar grains with the cross-section of 50-100 nm. Nanoindentation studies revealed a substantial radiation induced increase (~3 times) of the hardness. It has been established that the change in the hardness correlates with the ion energy loss, which was calculated with the SRIM 2008 software, within the whole irradiated depth.