نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
- محمد امیرحمزه تفرشی 1
- میرمحمدرضا سیدحبشی 1
- بابک شیرانی بیدآبادی 2
- اکبر عبدی سرای 3
- سپیده شفیعی 4
- علی نصیری 1
1 پژوهشکدهی پلاسما و گداخت هستهای، پژوهشگاه علوم و فنون هستهای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران
2 دانشکده فیزیک، دانشگاه اصفهان، کد پستی: 73441-81746، اصفهان، ایران
3 گروه فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ارومیه، صندوق پستی: 165، ارومیه، ایران
4 پژوهشکده فیزیک و شتابگرها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی 51113-14399، تهران - ایران
چکیده
در این مقاله نتایج به کارگیری دستگاه پلاسمای کانونی کمانرژی MTPF-2 در بررسی اثرات تخریبی یونهای پرانرژی و موج ضربه بر سطوح تنگستن و مس ارایه شده است. تنگستن به عنوان یک فلز نسبتاً سخت و مس به عنوان یک فلز نسبتاً نرم انتخاب شدهاند. نمونههای تنگستن و مس در فاصله 8 سانتیمتری از سطح آند و در زاویه صفر درجه نسبت به محور تقارن قرار داده شده و همزمان با یونها و موج ضربه حاصل از 20 تخلیه الکتریکی، مورد تابش قرار گرفتند. تخلیهها 12 کیلوولتی و در هیدروژن با فشار mbar1 انجام شدهاند. با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیفنگاری پاشندگی انرژی ایکس و نیز آنالیز پراش پرتو ایکس، اقدام به آنالیز نمونههای مرجع و پرتودهی شده گردید. نتایج، علاوه بر تأیید کارایی دستگاه MTPF-2 برای انجام پژوهشهایی از این دست، نشان دادند که برخورد یونها و موج ضربه، باعث ایجاد ترک و تاول در تنگستن و مس، ذوب شدگی مس، تغییر پارامترهای بلوری از قبیل زوایای براگ، شدت قلههای طیف پراش، و نیز فاصله صفحات بلوری خواهند شد. محاسباتی که با استفاده از رابطه شرر انجام شد نیز تغییر میانگین اندازه بلورکهای هر دو فلز را نشان دادند.
کلیدواژهها
عنوان مقاله [English]
Investigating the effects of high-energy pulsed protons on the surface and structural properties of copper and tungsten by MTPF-2 plasma focus device
نویسندگان [English]
- M.A. Tafreshi 1
- M.R. Habashi 1
- B.S. Bidabadi 2
- A. Abdisaray 3
- S. Shafiei 4
- A. Nasiri 1
1 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O. Box: 14399-51113, Tehran, Iran
2 Faculty of Physics, University of Isfahan, Postalcode: 81746-73441, Isfahan, Iran
3 Physics Department, Faculty of Sciences, Urmia University, P.O. Box: 165, Urmia, Iran
4 Research School of Physics and Accelerators, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI. P.O. Box: 14399-51113, Tehran, Iran
چکیده [English]
In the present work, the results of using a low energy plasma focus device MTPF-2, in order to investigate the destructive effects of shockwave and high-energy ions on tungsten and copper surfaces, are presented. Tungsten and copper were selected as a relatively hard and soft metals, respectively. The samples were placed at a distance of 8 cm from the upper anode surface at zero degrees relative to the symmetry axis and were exposed to ions and a shockwave from 20 electrical discharges. The discharge voltages were 12 kV and carried out in hydrogen gas at a pressure of 1mbar. By using the optical microscopy images, scanning electron microscopy images, x-ray diffraction spectroscopy, and x-ray diffraction analysis, the reference and irradiated samples were analyzed. The results, in addition to confirming the performance of the MTPF-2 device to be used in such studies, showed that the collision of ions and the shockwave creates, cracks and blister at the surface of the tungsten, lead to the creation of cracks, blisters, and melting of the copper surface, and changing the crystalline parameters such as the Bragg angles, the intensity of the peaks of the diffraction spectrum, and the distance between the crystalline plates. The calculations, which were performed by using the Scherrer’s formula also show a change in the average grain size of both metal surfaces.
کلیدواژهها [English]
- Plasma focus device
- High-energy protons
- Plasma facing material
- Surface and structural properties