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2017年12月15日 星期五

丁酉(鸡)年十月廿八

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  高能辐射使固体材料的机械性能、物理性能和化学性能发生宏观上可观测的变化的现象。
  固体的辐照效应是固体材料在高能辐射的作用下所发生的初始微观过程的综合结果。这些初始微观过程主要有:①点阵损伤,形成离位原子、点缺陷(空位和间隙原子)、离位峰(密集的点缺陷团)、位错等;②表面的物理溅射;③形成杂质原子,中子使固体原子发生核嬗变而形成新的原子(见半导体核嬗变掺杂)或由外来离子束的直接注入(见离子注入技术);④热峰,在固体材料的一个极小体积内(包含几千个原子)、在极短的瞬间(10-11~10-10秒)所发生的急剧加热和淬火现象;⑤电离和激发。
  由高能辐射引起的点阵损伤对固体的基本性质有决定性的影响。杂质原子也可以看作一种点缺陷;对固体材料的物理性质和化学性质也有重要的影响,这一点也正是各种掺杂技术的基础。热峰能强烈刺激和加速其他的物理化学过程。电离和激发对共价键化合物、离子结构的化合物、高分子材料的影响很敏感,可能导致交联反应、化学键的断裂和再生、自由基的形成、化学分解等。
  固体辐照效应的特征决定于辐射的特性(种类、能量、剂量)、固体材料的特性(成分、晶体结构、相态)和辐照条件如温度等因素。换句话说,由于这些因素不同,所产生的辐照效应的类型和程度也不相同。
  研究固体的辐照效应在科学技术上具有非常重要的意义。它直接关系到在核反应堆、航天器和其他辐射场中工作的各种部件的功能指标和运转寿命,在这里,一个重要的课题是解决材料的耐辐射问题,寻求固体辐照效应小的材料。另一方面,固体辐照效应已经广泛而有效地用于大幅度提高各种材料、器件和工具的机械性能、物理性能和化学性能。离子注入技术是其中一个突出的例子,作为材料改性的一种新技术,已经成功地用于半导体器件和电路的工业生产,并已推广应用于金属、陶瓷、超导等材料的改性。半导体核嬗变掺杂已经用于生产单晶硅,具有掺杂精度高、杂质分布均匀等优点。电子束和离子束与物质的相互作用,已经在现代分析技术中得到多方面的应用。离子束溅射作为一种机械加工和抛光的新技术已经应用于电镜和表面分析技术的样品制备、大规模集成电路的生产,显示出非常重要的优点,是一种不磨损和不变形的加工方法,被加工的工件表面不产生应变,以及在空间位置和深度两方面的精确可控等。化学工业是固体辐照效应的一个十分活跃的应用领域,并且早已形成一门独立的化学分支──辐射化学。例如,高压聚乙烯经过辐射交联反应,不仅在耐热性、耐腐蚀性、机械强度和耐压性能上有明显的改善,而且还出现一种奇异的“记忆”效应,即热收缩效应;制成薄膜或管材,是一种优质的护套材料和电子元件的包覆材料。
  固体辐照效应越来越引人注目,理论和应用这两方面的研究正方兴未艾,并不断向纵深发展。

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更新时间 : 2009-01-05

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