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On the mechanisms of diffusion in inert-gas bombarded solids. Diffusion theory for discrete media, part V

1969; Elsevier BV; Volume: 30; Issue: 1-2 Linguagem: Inglês

10.1016/0022-3115(69)90174-3

1873-4820

Roger Kelly, C̆. Jech,

Nuclear materials and radiation effects

Diffusion in inert-gas bombarded solids can be described in terms of five basic processes. Stage IA, provided it is correctly attributed to gas fortuitously located in high-mobility sites, would be treated using diffusion theory with a trapping term. The total fraction of gas escaping, Fia, should be given by the relation FIA−1 = I + R̄/L, where R̄ is the 1/e range and L is the appropriate diffusion length for trapping. Stage IB, due to gas being swept out by the annealing of bombardment-induced disorder, should occur in an amount FIB given by the relation (1—FIB)−1 ≈ 1 + 1.7 Bt(V(d)43)/R̄2, where Bt is the bombardment dose and Vd is the volume disordered per ion impact. Stage IIA, which is probably due to gas in sites similar to normal substitutional sites, can be safely assumed to be described by the usual diffusion equation. It shows a marked correlation with selfdiffusion such that the following is true: TIIA = (0.86 ± 0.10)Tself-diffusion, where T stands for absolute temperature. Stage IIB is similar to IIA except that it appears to involve transient gas-gas or gasdamage interactions. The predicted amount, FIIB, should be given by the relation (1-FIIB)−1 = 1 + R̄/L, where L is now the diffusion trapping length' appropriate to gas-gas or gas-damage encounters. Stage III is generally accepted to reflect the motion of stable, gas-filled bubbles, and should, if this is so, be adequately described by the usual diffusion equation, though with-Duubbie substituted for D. La diffusion dans les solides qui ont été bombardés avec des ions de gaz inertes peut être classée en cinq étapes. Pour l'étape IA, s'il est raisonnable de l'attribuer aux atomes de gaz qui par hasard sont dans des positions telles qu'ils ont une grande mobilité, on utiliserait une théorie avec un terme algébrique de rattrappage. La fraction totale du gaz qui s'echappe, Fia, serait donnée par la relation FIA = 1 + R̄/L, oùR est la distance à laquelle la concentration diminuerait jusqu'à atteindre une valeur égale 1a 1/e de la concentration initiale et L est la distance de diffusion pour l'attrappement. La diffusion, FIIB, dans l'étape IB, est associée au gaz qui est éliminé par le recuit du désordre provoqué par l'irradiation. Cette étape est exprimée par la relation (1-FIB)−1 ≈ + 1.7Bt Vd43/R−2, où Bt est la dose d'irradiation et Vd est le volume désordonné par chaque ion. L'étape IIA, qui vraisemblablement est associée au gaz situé dans les sites de type substitutionnel normaux peut être décrite avec quelque raison par l'équation normale de diffusion. Il y a ici une nette corrélation avec l'autod iffusion tel que 'TIIA = (0.86 ± 0.10)Tautodiff., où T est la température absolue. L'étape IIB est semblable à l'étape IIA, sauf qu'il semble qu'on doive ici invoquer des interactions transitoires entre deux atomes de gaz et un site réticulaire perturbé. La relation attendue est (1-FIIB−1 = 1 + R̄/L, où-Eiest la distance exacte de rattrappage selon les collisions gaz-gaz ou gaz-site perturbé. L'étape III, selon l'opinion générale, est associée au déplacement des bulles de gaz stables; selon cette hypothése, on peut appliquer l'équation normale de diffusion, avec D au lieu de-Diiuiie. Die Diffusion in Festkörpern, hervorgerufen durch Bombardement mit Edelgasatomen kann durch fünf fundamentale Prozesse beschrieben werden: Stufe IA kann unter Benützung der Diffusionstheorie mit einem “Einfang”-Term behandelt werden, wenn es korrekt ist, die Gasatome Gitterplätzen mit hoher Beweglichkeit statistisch zuzuordnen. Der Gesamtanteil diffundierender Gasatome eia kann durch die Beziehung EIA−1 = 1 + R̄/L dargestellt werden, wobei R̄ der 1/1-Bereich und L eine passende Diffusionslänge für den “Einfang” darstellt. Stufe IB wird durch Gasatome verursacht, die durch das Ausheizen von Bombardement-Fehlstellen freigesetzt werden. Der Anteil FIB ist gegeben mit (1-FIB−1 ≈ 1.7 BtVD43R̄2, worin Bt die Bombardementdosis une VD das gestörte Volumen pro lonenstoss darstellen. Stufe IIA ist wahrscheinlich durch Gasatome in normalen Gitterplätzen charakterisiert und kann sicherlich näherungsweise durch die gewöhnliche Diffüsionsgleiohung beschrieben werden. Dabei besteht ein bemerkenswerter Zusammenhang mit der Selbstdiffusion in der Weise, dasa folgendes gilt: TIIA = (0,86 ± 0,10)Tselbstdiffusion, wobei T die absolute Temperatur ist.