单晶YSZ的Xe离子辐照效应研究Ξ-强激光与粒子束.PDF

　第 15 卷 　第 4 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 15 ,No. 4 　 　2003 年 4 月 HIGH POWER LASER AND PARTICL E BEAMS Apr. ,2003 　 文章编号 : (2003) 单晶 YSZ 的 Xe + 离子辐照效应研究 1 1 2 2 3 1 1 3 向　霞 , 　祖小涛 , 　张传飞 , 　王治国 , 　朱 　莎 , 　曾光廷 , 　霍永忠 , 　王鲁闽 ( 1. 电子科技大学 应用物理系, 四川 成都 610054 ; 2. 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900 ; 3. Department of Nuclear Engineering and Radiological Sciences , University of Michigan , Ann Arbor , MI48109) 　　摘 　要 : 　200keV Xe + 离子辐照使单晶 YSZ 由无色透明变成紫色透明,结果表明 ,能量为 200keV ,注量为 1 ×1017cm - 2 的 Xe + 离子辐照 YSZ 单晶产生的损伤高达 350dpa ,在损伤区产生高密度的缺陷 ,但仍然没有发生 非晶化转变。吸收光谱测试结果表明 ,产生吸收带的注量阈值大约为 1016cm - 2 。注量为 1 ×1016cm - 2 和 1 × 1017cm - 2 的样品 ,吸收带峰值分别位于 522nm 和 497nm 。光吸收带可能与 Zr 阳离子最近邻的氧空位捕获电子 形成的 F 型色心和 Y 阳离子近邻的氧离子捕获空穴形成的 V 型色心有关。 　　关键词 : 　单晶 YSZ; 　重离子辐照效应 ; 　剖面 TEM ; 　吸收光谱 　　中图分类号 : 　TQ174. 4 ; 　O433. 4 　　　　文献标识码 : 　A 　　单晶 YSZ 陶瓷材料因其高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温而被认为是具有广泛应用前景的新型陶瓷。它作 ( ) [1 ] 为一种重要的快离子导体 ,在氧传感器、氧泵浦、固体氧化物燃料电池 SOFC 已得到广泛应用和研究。从光 学应用的角度来讲 ,单晶 YSZ 因其折射率高、色散大、物化性能稳定 ,常被用作高温和常温光学元件 , 以及在光 学设备中作为激光基质晶体。 　　YSZ 具有良好的抗辐照性能、优异的化学稳定性和对锕系元素的高溶解性 ,在轻水堆中用作“燃烧”多余 钚的惰性基材以及储存核废物的基体极具应用前景[2～4 ] 。由于 YSZ 在裂变和聚变反应堆的应用过程中会受 到中子和裂变产物辐射轰击的影响[4～6 ] ,而氧化锆基陶瓷材料的辐照效应还不是很清楚 , 因此研究辐照对 [7～9 ] γ YSZ 的结构和性能的影响是十分必要的。对单晶 YSZ 的辐照效应已有一些研究 ,主要集中在 X 射线、 射线、中子辐照下