Uma combinação de espectroscopia de aniquilação de pósitrons e microscopia eletrônica de transmissão revela novos insights sobre como o dano é formado em materiais irradiados, sugerindo um mecanismo no qual grandes orifícios no material absorvem átomos em posições intersticiais na rede e encolhem, mas deixe para trás mais posições em que faltam átomos. Crédito:Laboratório Nacional de Los Alamos.
Uma equipe de várias instituições usou feixes de pósitrons para sondar a natureza dos efeitos da radiação, fornecendo uma nova visão sobre como os danos são produzidos em filmes de ferro. Esta exploração pode melhorar a segurança dos materiais usados em reatores nucleares e outros ambientes de radiação.
"Os pósitrons não danificam o material e podem revelar defeitos envolvendo átomos únicos em concentrações muito pequenas, "disse Blas Uberuaga, um cientista de materiais do Laboratório Nacional de Los Alamos no projeto. "Eles são, portanto, uma das sondas mais sensíveis que podemos usar para analisar os danos da radiação, fornecendo dados críticos sobre a natureza dos defeitos no material e construindo nossa compreensão dos efeitos da radiação. "Pósitrons, uma forma de antimatéria, aniquilam quando entram em contato com elétrons no material, dando informações sobre a configuração local dos átomos.
Os danos da radiação ocorrem quando as partículas de alta energia se chocam contra os materiais, tirando átomos da posição e criando defeitos no cristal - seja nas posições faltando um átomo ou um átomo no meio, ou intersticial, posições. Esta cascata de colisão é semelhante a uma bola de boliche batendo em pinos de boliche, exceto que a bola pode ser um nêutron e os pinos são átomos. Os defeitos criados são os responsáveis pela falha desses materiais em muitos ambientes extremos, como os presentes nas paredes e em vários componentes de reatores nucleares. Assim, é essencial entender como os defeitos são criados e se comportam no material nesses ambientes.
Com finas películas de ferro como modelo para o aço, a equipe usou feixes de íons - átomos acelerados em um laboratório - para imitar o tipo de dano que pode ser criado em um reator.
Esses filmes continham um grande número de vazios, ou poros no material. A equipe então usou uma combinação de pósitrons e microscopia eletrônica para examinar o material antes e depois do dano do feixe de íons. Ao combinar técnicas de caracterização utilizando pósitrons e elétrons, eles foram capazes de interrogar defeitos muito pequenos e muito maiores. Especificamente, eles foram capazes de elucidar novos mecanismos em que os vazios já presentes no material modificavam a forma como os danos eram produzidos durante as cascatas de colisão.
