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Effect of combined local variations in elastic and inelastic energy losses on the morphology of tracks in ion-irradiated materials

Authors :
Aurélien Debelle
Stamatis Mylonas
Lionel Thomé
Bruce W. Arey
Gaël Sattonnay
Isabelle Monnet
I. Jozwik-Biala
Libor Kovarik
Jacek Jagielski
Institute of Electronic Materials Technology (IEMT)
Institute of Electronic Materials Technology
Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (ICMMO)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
CSNSM PCI
Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)
Centre de recherche sur les Ions, les MAtériaux et la Photonique (CIMAP - UMR 6252)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Caen Normandie (UNICAEN)
Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA)
Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
Acta Materialia, Acta Materialia, Elsevier, 2013, 61, pp.4669-4675. ⟨10.1016/j.actamat.2013.04.037⟩, Acta Materialia, 2013, 61, pp.4669-4675. ⟨10.1016/j.actamat.2013.04.037⟩
Publication Year :
2013
Publisher :
Elsevier BV, 2013.

Abstract

Detailed analysis of the morphology of latent tracks created by swift heavy ions from the surface entry point on a pyrochlore crystal to the end of the ion trajectory reveals continuous changes in the track diameter as a function of ion deceleration, loss of track parallelism beyond a certain depth and the evolution from continuous to discontinuous tracks. The tracks exhibit a layered structure composed of a non-crystalline core surrounded by a strained crystalline envelope. Furthermore, surprising local increases in the diameter of the latent tracks are readily observed. This feature can be interpreted using a model based on the concept of effective local energy deposition, defined as the sum of the inelastic energy deposited by the swift track-forming ion and the elastic energy deposited by a primary knock-on atom inside the ion track. (C) 2013 Acta Materialia Inc. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Details

ISSN :
13596454
Volume :
61
Database :
OpenAIRE
Journal :
Acta Materialia
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7c6d46b33499203c0ab4f67716707fab
Full Text :
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2013.04.037