Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Физико-технический факультет

Кафедра «Физические проблемы материаловедения» (№9)

Лабораторная работа по курсу

«Специальные вопросы материаловедения ТЯР»:

«Распыление экранных и конструкционных материалов при ионном облучении»

Выполнил: Якушкин А.А.

Группа: Ф9-04Р

Приняли: Польский В.И.

Волков Н.В.

Москва, 2012

Цель работы: ознакомиться с видами и характером радиационной эрозии поверхности материалов под действием потоков заряженных частиц и получить основные представления о закономерностях физического распыления металлов при ионной бомбардировке.

Оборудование и приборы:

1. Вакуумный универсальный пост «ВУП-2К»;

2. Исследовательский комплекс «ВОКАЛ»;

3. Растровые электронные микроскопы МРЭМ-100, BS-300;

4. Просвечивающий электронный микроскоп ЭМВ-100, У-125;

5. Профилометр-профиллограф ПП-201;

6. Лабораторные весы «ВЛА-220М»;

7. Фотометр лабораторный.

Содержание работы:

1. Материалы:

· технически чистые металлы Al, Ti, V, Fe, Ni, Cu, Mo, W;

· аустенитные нержавеющие стали 12Х18Н10Т, 0Х16Н15М3Б;

· ферритно-мартенситная сталь Х13М2БФР (ЭП-450);

· никелевый сплав 03Х20Н45М4БРЦ (ЧС-42);

· материалы с покрытием;

· графит и углеграфитовые материалы.

2. Коллекция образцов, подвергнутых воздействию поток заряженных частиц разной энергии и дозы облучения;

3. Коллекция коллекторных пластин для оценки толщины напылённого слоя и вычисления коэффициента распыления;

4. Коллекция фотографий поверхности облучённых образцов.

Порядок выполнения лабораторной работы:

1. Изучения теоретической части работы;

2. Ознакомление с основными элементами конструкций установок ВУП-2К и ионно-лучевой установки «ВОКАЛ»; изучение круга вопросов, которые могут быть решены на установках подобного типа (исследование эрозии поверхности материалов, распыление, имплантация);

3. Получение образцов материала и выбор условий облучения;

4. Расчёт оптимальной дозы облучения на основании исходных данных, для измерения величины коэффициента распыления с заданной точностью;

5. Проведение эксперимента под облучением, измерение параметра, характеризующего процесс распыления (по одной из предлагаемых методик);

6. Расчёт величины коэффициента распыления;

7. Составление вывода о преобладании механизма радиационной эрозии при облучении материала с заданными параметрами (тип ионов, доза облучения, температура облучения и т.п.) по фотографии поверхности;

8. Проведение оценки величины коэффициента распыления материала по одной из предлагаемых методик и сравнение с данными у преподавателя;

9. При заданных параметрах потоков частиц и составе материала рассчитывает величины коэффициентов распыления защитного слоя материала ПС и величину утонения первой стенки за год непрерывной работы ТЯР.