Irradiation damage in nickel and iron in a high-voltage electron microscope and threshold energy determination

Abstract

Iron and nickel thin foils have been irradiated in a high-voltage electron microscope. Interstitial dislocation loops are observed as a result of agglomeration of point defects produced by electrons. Comparison with theoretical results deduced from chemical reaction rate theory shows that nucleation is impurity controlled for nickel and that the binding energy of di-interstitials is low for iron. Measurements of the total cross section for producing free interstitials as a function of the incident electron energy have been performed. Comparison with calculated curves following the method developed by v. Jan and Seeger gives for threshold energies in the three directions the values T110 = 21 eV, T100 = 38 eV, T111 > 60 eV for nickel. Des lames minces de fer et de nickel ont été irradiées avec des électrons de 1 MeV dans le microscope à haute tension de Toulouse. On a observé la production de boucles de dislocation qui résulte de l'agglomération des interstitiels produits par les électrons. L'interprétation quantitative est effectuée par la théorie de la cinétique chimique et montre que la nucléation des boucles se fait sur des impuretés dans le nickel et que le di-interstitiel a une énergie de liaison faible dans le fer. D'autre part on a pu mesurer la section efficace de production de défauts ponctuels en fonction de l'énergie pour différentes orientations cristallines. La comparaison avec les courbes calculées par la méthode de v. Jan et Seeger a permis de montrer que les seuils d'énergie dans les directions 〈110〉, 〈100〉 et 〈111〉 sont respectivement de T110 = 21 eV, T100 = 38 eV et T111 > 60 eV dans le nickel.