بررسی اثرات پالس پروتون‌های پر انرژی بر خواص سطحی و ساختاری مس و تنگستن توسط دستگاه پلاسمای کانونی MTPF-2

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازمان انرژی اتمی ایران

2 دانشجوی بورسیه پژوهشگاه علوم وفنون هسته ای

3 هیات علمی دانشگاه اصفهان

4 پژوهشگر سازمان انرژی اتمی

5 دانشگاه ارومیه

چکیده

در این مقاله نتایج بکارگیری دستگاه پلاسمای کانونی کم انرژی MTPF-2 در بررسی اثرات تخریبی یون‌های پرانرژی و موج‌ ضربه بر سطوح تنگستن و مس، ارائه شده است. تنگستن به عنوان یک فلز نسبتا سخت و مس به عنوان یک فلز نسبتا نرم انتخاب شده اند. 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 یون ها و موج ضربه حاصل از 20 تخلیه الکتریکی، مورد تابش قرار گرفتند. تخلیه ها 12 کیلوولتی و در هیدروژن با فشار mbar1 انجام شده اند. با استفاده از میکروسکوپ نوری، میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف نگاری پاشندگی انرژی ایکس، و نیز آنالیز پراش پرتو ایکس، اقدام به آنالیز نمونه‌های مرجع و پرتودهی شده گردید. نتایج، علاوه بر تایید کارایی دستگاه MTPF-2 برای انجام این گونه پژوهش ها، نشان دادند که برخورد یون ها و موج ضربه، باعث ایجاد ترک و تاول در تنگستن و مس، ذوب شدگی مس، تغییر پارامترهای بلوری از قبیل زوایای براگ، شدت قله های طیف پراش، و نیز فاصله صفحات بلوری شده اند. محاسباتی که با استفاده از رابطه شرر شد، نیز تغییر میانگین اندازه بلورک های 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]

  • mir mohamad reza seyed habashi 2
  • babak shirani bidabadi 3
  • sepide shafiei 4
3 دانشگاه اصفهان
4 سازمان انرژی اتمی
چکیده [English]

In this pIn this paper, the results of using a low energy plasma focus device MTPF-2, for investigating the destructive effects of shockwave and high-energy ions on tungsten and copper surfaces are presented. Tungsten was selected as a relatively hard metal and copper as a relatively soft metal. The samples were placed at a distance of 8 cm from the upper anode surface, at zero degrees relative to the symmetry axis, and 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 1 mbar. 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 of this study, in addition to confirming the performance of the MTPF-2 device to perform such studies, showed that the collision of ions and the shockwave creates, cracks and blister at the surface of the tungsten, leads to creation of cracks and blisters, and melting of the copper surface, and changing the crystalline parameters such as 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