本项目从高能重离子与固体相互作用这一国际前沿课题出发,引入压力作为辐照改性研究的一个重要参数,借助兰州重离子加速器HIRFL和德国GSI亥姆霍兹重离子研究中心的直线加速器UNILAC和同步加速器SIS,用能量几百MeV-几十GeV的多种高能重离子(Ar、Kr、Xe、Pb、Bi、U等)以及团簇离子C60,辐照处于超高压条件或常规条件下的石墨和磷灰石,利用Raman谱仪、扫描探针显微镜等多种手段,揭示高能重离子与材料相互作用规律。研究结果表明,高能重离子辐照处于高压下的磷灰石时,与常规条件相比,压力似乎起到冻结晶体结构,保护其不受损伤的作用。研究了高压下辐照石墨的离子潜径迹的微观特征及新相态的形成机制。在常规条件下重离子辐照石墨,观测到了入射离子引起的损伤程度具有速度效应。团簇C60离子比单原子具有高的电子能损,能量10-30 MeV的C60团簇离子在石墨中产生的潜径迹直径大(7-10 nm),在实验上首次通过多种观测手段同时测量到了潜径迹形貌。本项目研究结果对于认识潜径迹的形成规律,掌握高能重离子与材料相互作用规律有重要意义,实验结果将推动相对论重离子引起超高压下材料的改性效应研究。
英文主题词Heavy ions; Radiation damage; Graphite; Electronic energy loss; High pressure