مقایسه اثرات تخریب تابش پالس‌های پرانرژی پروتون در دستگاه پلاسمای کانونی بر فلزات واسطه: مطالعه موردی مس و مولیبدن

در این تحقیق اثرات تخریب پروتون‌های پرانرژی تولید شده در دستگاه پلاسمای کانونی بر مورفولوژی سطحی و هم‌چنین پارامترهای ساختاری مس و مولیبدن مورد بررسی قرار گرفت. نمونه‌های مس و مولیبدن که در فاصله 6 سانتی‌متری از سر آند قرار داده شده و در 20 تخلیه با یون‌های هیدروژن مورد تابش قرار گرفتند. نمونه‌ها قبل و بعد از تابش‌دهی با میکروسکوپ الکترونی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان می‌دهد که تابش پروتون‌های پرانرژی بر سطح مولیبدن و مس باعث به‌وجود آمدن تاول، ترک و ذوب‌شدگی در سطح نمونه‌ها شده است. از آنالیز پراش اشعه ایکس برای بررسی تغییرات ایجاد شده در ساختار نمونه‌ها در اثر تابش پروتون‌های پرانرژی استفاده شد. ازکد لی به‌منظور مشخصه‌یابی باریکه یونی دستگاه پلاسمای کانونی استفاده شد. نتایج کد لی نشان می‌دهد که در هر تخلیه تعداد 10^14 × 7.9 یون از ستون پلاسما ساطع می‌شود. از کد srim برای محاسبه تخریب ایجاد شده در مولیبدن و مس و تراکم هیدروژن در عمق‌‌های مختلف مولیبدن و مس استفاده شد. براساس نتایج کد srim بیشینه مقدارجابه‌جایی بر اتم برای نمونه‌های مولیبدن و مس تابش‌دهی شده با یون‌های هیدروژن در عمق‌های 500 و 580 نانومتر به‌ترتیب برابر با 024.0 و 009.0 برآورد شد. بیشینه تراکم یون‌های هیدروژن در نمونه تابش داده‌ شده مولیبدن و مس در عمق‌های 550، 750 نانومتر به‌ترتیب 5.0 و 11.0 درصد می‌باشد.

The comparison of the destructive effects of high energy protons produced in a plasma focus device on copper and molybdenum

The main features of damages that occurred on surface morphology as well as the structural parameters of Cu and Mo materials when irradiated to highenergy protons produced in the dense plasma focus device was investigated. The samples placed 6 cm from the anode head were irradiated in 20 shots with hydrogen ions. The samples examined with Scanning Electron Microscopy (SEM) before and after irradiation. SEM results showed that the radiation of highenergy protons on the surface of Mo and Cu has caused blisters, cracks, and melts on the surface of the specimens. Xray diffraction analysis used to investigate changes in the structure of the specimens due to the radiation of highenergy protons. The Lee code was used to characterize the ionic beam of the plasma focus device. The results showed that 7.9 x 1014 ions are emitted from the plasma column in each shot. The SRIM code used to calculate the damage created in Mo and Cu, as well as the concentration of hydrogen at different depths of them. The results of SRIM revealed that the maximum of displacement per atom (DPA) for Mo and Cu samples irradiated with hydrogen ions at depths of 500 and 580 nm was estimated to be 0.024 and 0.009 dpa per shot, respectively. The maximum concentrations of hydrogen ions in the irradiated samples at depths of 550 nm, and 750 nm are 0.5%, and 0.11%, respectively.