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Radiation damage induced at the surface of titanium by argon ions of a few MeV

Authors :
N. Bérerd
Ngoc-Long Do
Feng Yang
Patrick Trocellier
Nathalie Moncoffre
Yves Serruys
Dominique Gorse-Pomonti
Laboratoire des Solides Irradiés (LSI)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Lyon
Laboratoire de physique des interfaces et des couches minces [Palaiseau] (LPICM)
École polytechnique (X)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Service de recherches de métallurgie physique (SRMP)
Département des Matériaux pour le Nucléaire (DMN)
CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction des Energies (ex-Direction de l'Energie Nucléaire) (CEA-DES (ex-DEN))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-École polytechnique (X)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)
CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-CEA-Direction de l'Energie Nucléaire (CEA-DEN)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École polytechnique (X)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Source :
Journal of Nuclear Materials, Journal of Nuclear Materials, 2011, 419, pp.168-176. ⟨10.1016/j.jnucmat.2011.07.012⟩, Journal of Nuclear Materials, Elsevier, 2011, 419, pp.168-176. ⟨10.1016/j.jnucmat.2011.07.012⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

Oxide films thermally grown on titanium in a weakly oxidizing environment (5 × 10 −3 Pa of dry air) under irradiation with 2, 4 and 9 MeV argon have been studied. The AFM study reveals a cratering effect of 2, 4 and 9 MeV argon and a significant surface roughening effect of 2 MeV argon, both effects being largely unexpected in this energy range. The XPS analysis shows that the TiO 2 stoichiometry of the superficial oxide film is fairly well maintained under argon irradiation. The Spectroscopic Ellipsometry analysis reveals an oxide film thickness multiplied by a factor of three under irradiation with 2 MeV argon by comparison with 9 MeV argon, the irradiation effect on oxide growth remaining very limited for 4 or 9 MeV argon. The possible role of the electronic but most certainly of the nuclear energy losses on the surface damage mechanism are discussed. It is suggested that the oxidizing environment is necessary to freeze the instantaneous surface damage and permits the post-mortem observation.

Details

Language :
English
ISSN :
00223115
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Nuclear Materials, Journal of Nuclear Materials, 2011, 419, pp.168-176. ⟨10.1016/j.jnucmat.2011.07.012⟩, Journal of Nuclear Materials, Elsevier, 2011, 419, pp.168-176. ⟨10.1016/j.jnucmat.2011.07.012⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....11f457cad146bbbd75e1037e4e89a80e