Lista publikacji naukowych
Widok zawartości stron
Centrum SOLARIS
Nawigacja okruszkowa
Widok zawartości stron
Widok zawartości stron
Wpływ implantacji jonów Ne+ 250 keV na parametry krytyczne kompozytowych taśm 2G HTS
Polski zespół badaczy kierowany przez dra Pawła Pęczkowskiego z Instytutu Nauk Fizycznych Wydziału Matematyczno-Przyrodniczego Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego wykorzystał wiązkę PIRX do badania właściwości struktury elektronowej taśm 2G HTS (taśm nadprzewodzących wysokotemperaturowych drugiej generacji) poddanych wcześniej procesowi implantacji jonami gazu szlachetnego Ne+ o energii 250 keV. Wyniki badań zostały opublikowane w piśmie Applied Surface Science wydawanym przez Elsevier.
Taśmy 2G HTS znajdują zastosowanie w urządzeniach pracujących w ekstremalnych warunkach radiacyjnych z perspektywą wykorzystania ich w przemyśle kosmicznym. Wysokoenergetyczne napromieniowanie jonowe, symulujące poważne uszkodzenia radiacyjne, ma ogromne znaczenie dla możliwości wykorzystania taśm 2G HTS do wymagających zastosowań w przemyśle kosmicznym lub w zastosowaniach nuklearnych (akceleratory, reaktory, itp.). Promieniowanie jonizujące, w tym bombardowanie taśm 2G HTS ciężkimi jonami, może wprowadzić do ich mikrostruktury różnego rodzaju defekty (np. Schottky'ego, Frenkla), co prowadzi do pogorszenia parametrów nadprzewodnictwa, takich jak prąd krytyczny i temperatura krytyczna. Aby określić wpływ promieniowania jonizującego na te parametry, bezpośrednio w warstwę nadprzewodzącą GdBa2Cu3O7 ̶ δ (GdBCO), gdzie δ jest czynnikiem tlenowym, taśmy 2G HTS wszczepiono jony Ne+ o fluencji od 1012 do 1014 Ne+/cm2. Jony tego rodzaju wybrano dlatego, że względna liczebność jonów Ne+ w galaktycznym promieniu kosmicznym nie jest mała i kształtuje się na poziomie 102. Kompleksowe badania właściwości mikrostrukturalnych (SEM - skaningowa mikroskopia elektronowa), strukturalnych (FT-IR - spektroskopia w podczerwieni z transformacją Fouriera i XRD - dyfrakcja promieni rentgenowskich), magnetycznych (pomiary podatności stałoprądowej i zmiennoprądowej) i struktury elektropnowej (XAS - spektroskopia absorbcyjna promieniowania rentgenowskiego) napromieniowanych taśm przeprowadzone przez nasz Zespół wykazały, że zniszczenie taśm ma podłoże mikroskopowe. Dzieje się tak głównie z powodu niedoboru tlenu oraz uszkodzeń mikrostrukturalnych i strukturalnych wywołanych promieniowaniem. Pod wpływem promieniowania krytyczne gęstości prądu taśmy zmniejszyły się o 33 ̶ 60% (w zależności od fluencji i zewnętrznego pola magnetycznego) w porównaniu do próbki referencyjnej.
Dane XAS (spektroskopia absorpcji promieni rentgenowskich) uzyskane na linii PIRX w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS w Krakowie (Polska) wskazują na niedobór tlenu w napromienianych próbkach (Rycina 1). Świadczą o tym zaniki ZRS (singlet Zhang’a Rice’a) i UHB (górne pasmo Hubbarda) na krawędzi O-K oraz 2p63d10L na krawędziach Cu-L2,3. Uzyskane wyniki pokazują, że mechanizm niszczenia taśmy związany jest raczej z wprowadzeniem wakatów tlenowych niż ze zmianami w mikrostrukturze warstwy HTS dla niższych fluencji (do 1013 Ne+/cm2). Jednakże przy wysokich fluencjach (1014 Ne+/cm2) warstwa nadprzewodząca taśmy HTS zaczyna się złuszczać, co pokazały obrazy SEM. Stąd możemy wyciągnąć wniosek, że w tym przypadku mechanizm degradacji ma podłoże mikrostrukturalne.
Rycina 1. Widma absorpcji promieniowania rentgenowskiego (XAS) dla taśm GdBCO 2G HTS: (a) krawędź O-K; (b) krawędzie Cu-L2,3. CH - otwory łańcuchowe, ZRS - singlet Zhang’a-Rice’a, UHB - górne pasmo Hubbarda
Autor: Paweł Pęczkowski
Link do publikacji: P. Pęczkowski, R. Zalecki, P. Zachariasz, E. Szostak, J. Piętosa, M. Turek, K. Pyszniak, M. Zając, J. Czub, Ł. Gondek, Deterioration of the 2G HTS tapes by the Ne+ions irradiation (250 keV), Applied Surface Science 636 (2023) 157780. doi:10.1016/j.apsusc.2023.157780.
Data opublikowania 02/04/2024
- Dagmara Chylewska-Olech
Polecamy również