Multi-scale simulations of electron and ion dynamics in self-irradiated silicon
高能离子与靶材料的电子和离子系统的相互作用是一个有趣但具有挑战性的多尺度问题，并且对重的初始带电离子撞击后的早期阶段的理解特别差。与此同时，在这些早期阶段的能量沉积决定了后来的损伤级联的形成。我们将实时含时密度泛函理论与损伤级联的分子动力学模拟相结合，解决了多尺度特性。我们的第一性原理模拟证明，核心电子影响电子停止，并有一个意想不到的影响的电荷状态的弹丸。我们表明，这种效果是不存在的轻射弹，但占主导地位的重射弹停止物理。通过参数化的非弹性能量损失摩擦项的分子动力学模拟使用我们的第一性原理的结果，我们还显示了辐射损伤级联的电子停止物理的定性影响。
2020-07-21 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling Nanoscale Surface Damage Dynamics in Swift Heavy Ion Irradiated Gallium Nitride
School of Nuclear Science and Technology, Xi’an Jiaotong University（西安交通大学核科学与技术学院）；Academy of Chips Technology, China Electronics Technology Group Corporation（中国电子科技集团公司芯片技术研究院）；National Key Laboratory of Integrated Circuits and Microsystems（集成电路与微系统国家重点实验室）；National Key Laboratory for High Energy Pulsed Power（高能量脉冲功率国家重点实验室）
研究通过探究小丘形成原子机制揭示氮化镓纳米级表面损伤动力学，确定不同辐照下小丘形态，发现富Ga小丘伴随纳米域及与位错的关联，还表明温度影响小丘尺寸及高温下液态镓特性促进纳米通道形成。
2026-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Deformation Behaviour of Ion-Irradiated FeCr: A Nanoindentation Study
了解结构钢的塑性机制对于下一代聚变反应堆的运行至关重要。元素组成，特别是存在的Cr的量，和辐照可以对铁素体/马氏体钢的机械性能具有单独和协同作用。离子辐照FeCr合金的研究有助于从机理上理解钢的辐照损伤。之前对离子辐照FeCr的研究并未明确区分引发塑性的位错成核与随着塑性的发展它们在材料中的传播。在这项研究中，Fe 3 Cr，Fe 5 Cr，和Fe 10 Cr与20 MeV的Fe $^{3+}$离子在室温下照射到标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa。纳米压痕进行了与Berkovich和球形压头的提示，以研究位错的成核和随后的传播。辐照诱导缺陷的存在降低了位错形核的理论剪应力和势垒。Cr的存在进一步增强了这种效果，由于增加保留的辐照缺陷。然而，与来自预先存在的源（例如Frank-Read源和晶界）的位错成核相比，这种组合效应仍然很小。FeCr的屈服强度随辐照损伤和Cr含量的增加而增加，是位错活动性的一个指标。由于Cr的存在而增加的辐照缺陷的保留也进一步增加了屈服强度。辐照后还观察到加工硬化能力降低。Cr和辐照损伤的协同效应对FeCr中位错的传播比其形核更重要。
2021-07-19 cond-mat.mtrl-sci
Characterising Ion-Irradiated FeCr: Hardness, Thermal Diffusivity and Lattice Strain
离子辐照的FeCr合金对于理解和预测未来核反应堆结构钢的中子损伤是有用的。以前的研究主要集中在辐照引起的缺陷的结构，探测透射电子显微镜（TEM），以及机械性能的变化。在这些研究中，广泛的照射条件已被用于具有不同处理历史的样品，这使得缺陷结构和材料性能之间的关系的分析变得复杂。此外，关键的属性，如辐射引起的热输运和晶格应变的变化，很少探索。在这里，我们提出了一个系统的研究Fe3 Cr，Fe5 Cr和Fe10 Cr二元合金注入20 MeV的Fe $^{3+}$离子的标称剂量为0.01 dpa和0.1 dpa在室温下。纳米压痕，瞬态光栅光谱（TGS）和X射线微束劳厄衍射被用来研究硬度，热扩散率和应变的变化，在材料中作为损伤和Cr含量的函数。我们的研究结果表明，铬导致增加保留的辐照引起的缺陷，造成实质性的变化，硬度和晶格应变。然而，热扩散率随损伤的增加变化不大，而是随材料中Cr含量的增加而显著降低。我们发现显着的晶格应变，即使在样品中暴露于一个标称位移损伤为0.01 dpa。从晶格应变测量预测的缺陷密度是显着高于在以前的TEM研究中观察到的，这表明TEM可能无法完全捕获的辐射诱导的缺陷人口。
2020-10-02 cond-mat.mtrl-sci
MX precipitate behavior in an irradiated advanced Fe-9Cr steel: Self-ion irradiation effects on phase stability
本研究针对聚变堆用先进Fe-9Cr低活化铁素体/马氏体钢，探究不同温度和损伤水平下自离子辐照对MX-TiC析出相稳定性的影响，揭示其温度主导的响应规律并结合模型分析机制，为优化高抗辐照钢种提供依据。
2024-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Surface Morphology and Phase Stability of Titanium Foils Irradiated by 136 MeV 136Xe
用136 MeV的136 γ射线辐照一叠钛箔，以研究辐照后钛的微观结构损伤和相稳定性。采用X射线衍射、扫描电子显微镜/能谱和原子力显微镜研究了由此产生的钛的显微组织损伤和相稳定性。我们观察到多晶钛在2.2 × 1015离子/cm ~ 2辐照后从α-Ti（六方密排（hcp））到面心立方（fcc）的相变。用1.8 × 1014-2.2 × 1015离子/cm ~ 2辐照Ti，形成空洞、小丘、位错环、位错线以及多边形脊网。
2013-01-08 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex
Ionization dynamics and damage conditions for transparent materials irradiated with Mid-Infrared femtosecond pulses
在透明材料的中红外光谱区域使用超短激光源旨在为激光图案化开辟新的途径，并在光学和光子学中获得大量令人兴奋的应用。为了阐明材料响应中红外激光源的照射，长波长飞秒脉冲与电介质材料的相互作用的一致性分析。的脉冲持续时间的影响，特别是，强调对指定的激光参数的光电离和碰撞电离是重要的。使用脉冲在2.2妈妈，3.2妈妈和5妈妈的模拟结果进行说明的最佳条件的发生有关的光学击穿的固体上的损伤的发病。结果预测，在所有激光波长下，损伤阈值为~ $τ_p^α$（0.31< $α$ <0.37）。考虑到诱导激发能级对表面等离子体激元（SP）激发的显著影响（SP是形成垂直于激光偏振方向的激光诱导周期结构（LIPSS）的原因），还讨论了在这一尚未探索的光谱区域中产生的电子密度与SP和SP激发阈值（~ $τ_p^β$，0.33< $β$ <0.39）的相关性。结果预计将允许一种新的表面图案化的方法与先进的应用程序的强中红外脉冲。
2023-01-08 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Object Kinetic Monte Carlo Simulations of Radiation Damage in Neutron-Irradiated Tungsten Part-I: Neutron Flux with a PKA Spectrum Corresponding to the High-flux Isotope Reactor
对象动力学蒙特卡罗模拟进行研究的影响，不同的剂量率和晶粒尺寸高达1.0 dpa的剂量在纯，多晶钨，受到中子辐照具有对应于高通量同位素反应堆的PKA谱。目前的研究模型缺陷簇积累钨，但不考虑的影响，嬗变或预先存在的缺陷超出晶界下沉，不同的晶粒尺寸。随着剂量率的增加，空位团密度增加，而空位数密度减小。相应地，平均空位簇尺寸和作为可见簇的一部分的空位的分数随着剂量率的增加而减小。随着晶粒尺寸的增大，空位和空位团的数量密度均减小，而可见团中空位的比例和空位团的平均尺寸均增大。这是由空位团簇的假成熟引起的，由于较大晶粒中的较长寿命的自填隙团簇。观察到的空位簇沿{110}面的空间有序的晶粒尺寸和所有的剂量率研究。晶面间距随晶粒尺寸的增加而增加，但没有观察到明显的剂量或剂量率依赖性。这项研究的结果表明，一维扩散的自填隙团簇，虽然必要的，是不足以形成一个空的晶格，空位的扩散也是必需的。提出了一种选择模拟盒维数的方法，以更真实地反映一维迁移自填隙原子簇的影响。
2016-03-25 cond-mat.mtrl-sci
Revealing hidden defects through stored energy measurements of radiation damage
随着对材料原子结构的充分了解，有可能预测任何感兴趣的宏观性质。在实践中，这受到所选择的表征技术的限制。例如，电子显微镜无法检测到辐照材料中最小和最多的缺陷。而不是空间表征，我们建议检测和量化缺陷，通过其过剩的能量。差示扫描量热法（DSC）的辐照钛测量缺陷密度5倍以上，使用透射电子显微镜（TEM）测定。我们的实验还揭示了两个能量不同的过程，其中建立的退火模型预测一个。分子动力学（MD）模拟发现的缺陷负责，并通知一个新的机制，为恢复辐射诱导的缺陷。退火实验和模拟的结合可以揭示隐藏在其他表征技术中的缺陷，并有可能揭示材料缺陷演变背后的新机制。
2022-06-14 cond-mat.mtrl-sci
Stochastic simulation of destruction processes in self-irradiated materials
裂变过程引起的自辐照损伤是含核燃料（NFC）材料中常见的现象。大量的$α$衰变导致NFC材料中的局部结构转变。由于重核反冲在次表层的撞击而出现的损伤会引起物质粒子的脱附。这种行为类似于在高能粒子流轰击材料表面期间观察到的溅射过程。然而，在NFC材料中，冲击从块体开始。在这项工作中，我们提出了一个二维介观模型进行随机模拟的破坏过程中发生的NFC材料的次表面区域。我们描述了材料表面的侵蚀，其粗糙度的演变和预测的材料颗粒的脱离。在这项研究中得到的发射粒子的尺寸分布。该模型的模拟结果与切尔诺贝利核电站灾难期间形成的含有熔岩状燃料的材料产生的颗粒的尺寸直方图定性一致。
2017-10-03 cond-mat.mtrl-sci
Modified deformation behaviour of self-ion irradiated tungsten: A combined nano-indentation, HR-EBSD and crystal plasticity study
预测辐照损伤引起的材料性质的急剧变化是未来核裂变和聚变反应堆设计的关键。自离子注入是一种模拟中子辐照效应的有吸引力的工具。然而，注入样品的损伤层只有几微米厚，使得难以估计宏观性能。在这里，我们使用实验和建模技术相结合来解决这一挑战。我们专注于自离子注入钨，融合装甲组件和原型bcc材料的领跑者。为了捕获剂量依赖性的性质的演变，我们实验性地将样品的损伤水平从0.01 dpa到1 dpa。颗粒的球形纳米压痕<001>显示硬度增加到0.032 dpa的剂量，超过该剂量它饱和。AFM测量显示堆积增加到相同的剂量，超过该剂量，可以看到大的堆积和滑动台阶。基于观察，我们开发了一个晶体塑性（CPFE）模型的辐照材料。它捕获辐照诱导硬化，然后通过辐照缺陷和滑移位错的相互作用的应变软化。辐照缺陷的剪切阻力来自于类似辐照样品的TEM观察。模拟了剂量为0.01，0.1，0.32和1dpa的原始钨和注入钨的纳米压痕。将两个模型参数与0.01 dpa样品的实验结果拟合，并对所有其他剂量保持不变。CPFE模型预测的峰值载荷、裂纹表面轮廓和损伤饱和度与实验观测结果非常吻合。预测的晶格畸变和位错分布在压痕周围同意从HR-EBSD相应的测量。最后，利用CPFE模型预测了类似辐照下钨块体材料的宏观应力-应变响应。
2020-07-01 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Influence of Inter-Pulse Delay and Geometric Constraints on Damage and Optical Characteristics in thin Metal Targets Irradiated by Double Ultrashort Laser Pulses
Institute of Electronic Structure and Laser (IESL), Foundation for Research and Technology (FORTH)（电子结构与激光研究所，研究与技术基金会）
本文研究双超短激光脉冲对薄金属靶损伤和光学特性的影响，通过理论分析探讨脉冲间隔和几何约束对激光诱导损伤阈值的影响，为激光微加工和纳米制造提供理论基础。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Surface and in-depth structural changes in nuclear graphite irradiated with noble gases described with Raman imaging
本研究以IG-110、NBG-17及自制石墨为对象，利用拉曼成像分析不同注量Ar+与He+离子辐照后的结构损伤，发现Ar+造成的无序化更强。
2023-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Materials under XUV irradiation: effects of structure, size, and temperature
本研究采用整合了输运蒙特卡罗、玻尔兹曼方程、可转移紧束缚方法与分子动力学的混合模拟工具XTANT-3，探究XUV/X射线辐照下材料的结构损伤等效应及温度、尺寸、结构的影响，总结了相关最新成果。
2023-03-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Advanced Analytics on 3D X-ray Tomography of Irradiated Silicon Carbide Claddings
碳化硅（SiC）陶瓷基复合材料（CMC）覆层目前正被视为事故耐受燃料的主要候选材料之一。为了更好地理解SiC-SiC复合材料的性能，需要开发非破坏性评估技术来评估关键缺陷。三维（3D）X射线成像，也称为X射线计算机断层成像（CT），是一种非破坏性的、数据丰富的表征技术，可以提供表面和地下空间信息。本文讨论了使用3D X射线图像的图像处理技术检测和分析SiC-SiC缺陷的全自动工作流程的设计和实现。工作流程由四个处理模块组成，包括数据准备、空隙/裂缝检测、可视化和分析。在这项工作中，三个SiC样品（两个辐照和一个未辐照）由通用原子公司提供的研究。辐照样品以预期会诱导开裂的方式暴露，实际上，在这项工作中开发的自动化工作流程能够成功识别和表征辐照样品中的裂纹形成，同时在未辐照样品中检测到未观察到裂纹。这些结果证明了自动XCT工具的价值，以更好地了解核应用中的SiC-SiC结构中的损伤和损伤传播。
2023-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Evolution of radiation-induced damage in nuclear graphite -- a comparative structural and microstructural study
本文比较IG-110、NBG-17和NCBJ核石墨在Ar+与He+离子辐照下的结构损伤，结合Raman光谱与SEM揭示注量和离子质量对非晶化及微观结构演化的影响。
2025-02-17 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced radiation tolerance of YSZ at high temperature against swift heavy ions: key role of interplay between material microstructure and irradiation temperature
在室温和1000 K下，用80 MeV的Ag $^{6+}$离子辐照不同晶粒尺寸的YSZ颗粒，研究了晶粒尺寸/材料微观结构和辐照温度对高电子能量损失（S $_e$）辐照耐受性的影响。X射线衍射和拉曼光谱测量表明，无论照射温度，纳米晶体样品遭受更多的损害相比，散装样的样品。在1000 K下辐照的所有样品都观察到辐照损伤的减少，即辐射耐受性的改善。然而，减少的损害，是显着更高的两个纳米晶体样品相比，散装样的样品，因此，散装样和纳米晶体样品之间的损害的差异也显着低于在1000 K比在室温下。因此，发现对S $_e$的辐照损伤严重依赖于辐照温度和微晶尺寸之间的相互作用。这些结果的解释与详细的理论计算/模拟的基础上的“非弹性热尖峰”模型的帮助下，通过考虑到电子-声子耦合因子和晶格热导率（因此对所得的热尖峰）的微晶尺寸和环境（照射）温度的综合影响。我们的研究结果是至关重要的，从根本上理解的大小和温度依赖的辐射损伤对S $_e$的角度来看，也为一些应用程序，在各种辐射环境中，纳米材料正在设想使用。
2018-07-27 cond-mat.mtrl-sci
Measurement of swelling-induced residual stress in ion implanted SiC, and its effect on micromechanical properties
离子注入技术被广泛地用作中子辐照的替代物，用于研究材料的辐射损伤。由于损伤深度小，必须使用微机械方法来提取材料特性。在这项工作中，纳米压痕已被施加到离子辐照碳化硅提取辐射诱导硬化。使用HR-EBSD，AFM溶胀测量，和一种新的微悬臂梁松弛技术加上有限元建模的残余应力进行评估。几个GPa的大的压缩残余应力被发现在辐照的材料，这有助于在纳米压痕测量中观察到的显着硬化。这些残余应力和相关硬化的起源是约束辐射膨胀的未辐照衬底。与其它易受辐照膨胀影响的材料的比较表明，在研究离子辐照损伤对力学性能的影响时，这种影响不应被忽略。这种限制也可能影响基本的辐射缺陷。这对离子注入作为中子辐照替代物的适用性具有重要意义。这些结果表明膨胀引起的残余应力在核反应堆部件中的重要性，以及对反应堆部件的结构完整性的影响。
2020-04-30 cond-mat.mtrl-sci
Mechanical behavior of ion-irradiated ODS RAF steels strengthened with different types of refractory oxides
本文研究了Y2O3、Al2O3和ZrO2三种难熔氧化物强化的ODS钢在Ar离子辐照下的结构与力学行为，发现强化氧化物类型与辐照损伤响应密切相关，并提出了改性层中的主导机制。
2023-04-17 cond-mat.mtrl-sci
Vortex phase diagram in BSCCO with damage tracks created by 30 MeV fullerene irradiation
用30 MeV的C60富勒烯辐射，我们已经产生了潜在的轨道直径20 nm，长度200 nm，近单晶BSCCO的表面。一个初步的透射电子显微镜的研究表明，一个非常高的密度的沉积能量的证据，和喷射的材料从轨道核心在非常薄的标本。潜径迹揭示了它们是超导混合态中涡旋的异常强的钉扎中心。临界电流密度和磁不可逆线都有明显的提高。辐照晶体呈现出原始晶体涡旋物质（B，T）相图的显著特征，如一级涡旋相变和重离子辐照晶体的指数玻色玻璃线特征。我们表明，后者是明显独立的钉扎电位。
2004-04-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con
Various damage mechanisms in carbon and silicon materials under femtosecond x-ray irradiation
本文综述了飞秒自由电子激光（FEL）脉冲辐照下材料损伤机理的研究结果。它们是使用我们的混合方法XTANT（X射线诱导的热和非热转变）获得的。各种损伤机制进行了讨论相对于金刚石，无定形碳，C60晶体，和硅的例子的脉冲能量密度和材料特性。我们指出条件：由于电子-离子能量交换而产生靶的热熔化;由于原子间势的改变而产生的非热相变;由于有限尺寸系统中累积的净电荷而产生的库仑爆炸;由于样品碎片的分离而在较高能量密度下产生的溅射或烧蚀;以及热的致密物质形成。瞬态光学系数与实验数据进行比较，只要可用，证明我们的建模方法的有效性。预测的衍射图案可以与正在进行的或未来的自由电子激光实验的结果进行比较。我们的模型的局限性和未来可能的发展方向进行了概述。
2018-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Comparison of neutron and ion irradiation induced lattice parameter changes in Ni, Cu and MgO single crystals
在文献中的晶格参数的变化，镍，铜和氧化镁单晶辐照在中子反应堆中的数据，暂时重现使用特设离子辐照实验。选择离子的性质和能量，使得它们的加权平均反冲谱与反应堆内的中子通量最佳匹配。计算离子注量以获得类似的每原子平均位移（dpa）水平。使用X射线衍射测定辐照样品的晶格参数。我们表明，对于金属来说，不可能重现中子数据，本质上是因为dpa水平较低，并且受辐射的受损体积较小。相反，对于MgO，获得非常接近的晶格参数变化，只要照射温度相对于反应器中的温度（300 K）显著增加（1000 K）。
2020-02-21 cond-mat.mtrl-sci
Unveiling microstructural damage for leakage current degradation in SiC Schottky diode after heavy ions irradiation under 200 V
该研究利用高分辨率TEM表征重离子辐照下SiC肖特基二极管的微观损伤，发现界面熔融导致非晶化和原子混合，从而引起漏电流永久增加，揭示了SELC机制。
2024-03-08 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Helium effects and bubbles formation in irradiated Ti3SiC2
Ti_3SiC_2是一种潜在的核反应堆结构材料。然而，这种材料中的He辐照效应还没有得到很好的理解，特别是在高温下。在这里，我们比较了室温（RT）和750 °C下He辐照对Ti3SiC2的影响。发现在750 °C下的辐照导致极其细长的He气泡，其集中在Ti3SiC2的纳米层压层中，而材料的整体晶体结构保持完整。相反，在室温下，层状结构被显着损坏和高度无序照射后。我们的研究表明，在高温下，Ti3SiC2的独特结构可以在纳米层压层中容纳大量的He原子，而不会影响材料的结构稳定性。结构和力学性能测试结果表明，在750 °C下辐照引起的膨胀和硬化比室温下的小得多。这些结果表明，Ti3SiC2具有优异的抗辐照引起的He杂质积累的能力，并且在高温下对辐照引起的力学性能退化具有相当大的耐受性。
2020-08-12 cond-mat.mtrl-sci
MX precipitate behavior in an irradiated advanced Fe-9Cr steel: Helium effects on phase stability
本文通过双离子辐照实验研究了氦、温度和原子位移对先进Fe-9Cr RAFM合金中MX析出相行为的影响，发现氦在高温和中等损伤下抑制析出相的辐照增强生长，但在高剂量下对溶解无影响。
2024-07-28 cond-mat.mtrl-sci
First-principles simulation of the optical response of bulk and thin-film α-quartz irradiated with an ultrashort intense laser pulse
采用基于第一性原理的多尺度模拟方法，计算了超短强激光脉冲辐照下光学材料的光学响应和烧蚀阈值。该方法采用麦克斯韦方程组来描述激光脉冲的传播和时间相关的密度泛函理论来描述导带电子在光学介质中的产生。基于导带电子的产生和空间分布理论，研究了在$10^{10} \, \mathrm{W/cm^{2}}$至$2 \times 10^{15} \, \mathrm{W/cm^{2}}$范围内激光强度的光学性质，如反射和吸收。应用该方法研究了$α$ -石英块体、半波长薄膜和四分之一波长薄膜的光学反射率的变化，并估算了它们的烧蚀阈值。尽管在计算交换关联势时采用了绝热局域密度近似，但由我们的方法得到的反射率和烧蚀阈值与以前的理论和实验结果吻合得很好。该方法可用于一般光学材料烧蚀阈值的估算。烧蚀阈值数据可用于设计超宽带高损伤阈值涂层结构。
2013-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Rapid Primary Radiation Damage Resistance Assessment of Precipitation-Hardened Cu Alloys
Plasma Science and Fusion Center (PSFC)（等离子体科学与聚变中心）；Department of Materials Science & Engineering（材料科学与工程系）；Department of Nuclear Science & Engineering（核科学与工程系）
本研究通过原位监测技术快速评估沉淀硬化铜合金的辐射损伤抗性，利用TGS和TEM结合空位计算，实现几分钟内预测材料损伤，显著缩短传统方法所需时间。
2026-02-24 cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast X-ray induced damage and nonthermal melting in cadmium sulfide
Institute of Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Institute of Plasma Physics, Czech Academy of Sciences（捷克科学院等离子体物理研究所）；Higher Institute of Technologies and Applied Sciences, University of Havana（哈瓦那大学高等技术与应用科学学院）
本研究利用XTANT-3模型模拟超快X射线辐照下硫化镉的损伤过程，明确了两相相近的损伤阈值，揭示了热效应与非热效应的作用规律及再结晶特性，为硫化镉带隙调控提供了新思路。
2025-02-09 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantifying structural damage from self-irradiation in a plutonium superconductor
18.5 K超导体PuCoGa 5具有许多不寻常的特性，包括由于自辐照引起的损伤。超导转变温度随时间急剧下降，表明辐射诱导的弗伦克尔缺陷浓度远大于目前的辐射损伤理论预测。扩展的X射线吸收精细结构测量表明，虽然新鲜材料中的局部晶体结构是有序的，但老化材料的无序程度比简单缺陷的预期要强烈得多，与整个损伤级联区域的强烈无序一致。这些数据突出了局部晶格畸变相对于缺陷对辐照材料性能的潜在影响，并强调了辐射损伤实验和理论之间进行更多原子分辨率结构比较的必要性。
2007-07-31 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Characterisation of Irradiation Damage in Fe3Cr and Fe5Cr: A Study on the Effects of Chromium Content and Temperature
University of Bristol（布里斯托大学）；UK Atomic Energy Authority（英国原子能管理局）；Ruđer Bošković Institute（鲁德·博什科维奇研究所）；Advanced Photon Source, Argonne National Lab（阿贡国家实验室先进光子源）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本研究通过辐照实验和微观分析，揭示了铬含量和温度对Fe3Cr和Fe5Cr合金辐照损伤特性的影响，发现温度升高导致晶格应变和硬度先降后升，铬含量越高损伤越稳定。
2025-08-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic and atomic kinetics in solids irradiated with free-electron lasers or swift-heavy ions
本文讨论了飞秒X射线自由电子激光脉冲和快重离子辐照下固体中的瞬态过程。这两种辐射都能在极短的时间尺度内在靶中产生高度激发的电子。多余的电子能量转移到晶格中可能导致可观察到的目标修改，例如相变和损伤形成。比较讨论了自由电子激光和SHI辐照下材料激发和弛豫的瞬态动力学。在这两种情况下的电子和原子的弛豫相同的起源被证明。这些动力学的差异所引入的几何效应（μ m大小的激光光斑与nm大小的离子轨道）和初始照射（光吸收与离子碰撞）进行了分析。讨论了电子输运和电子-晶格耦合的基本机制。适当的模型和它们的局限性。本文讨论了在自由电子激光和SHI辐照下材料发生热熔化和非热熔化的可能性。
2017-02-21 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Parameter-free prediction of irradiation defect structures in tungsten at room temperature using stochastic cluster dynamics
University of California Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本文提出了一种无需参数的介观模型，用于预测钨在室温下的辐照缺陷结构，通过结合原子模拟与缺陷动力学，实现了与实验数据的高度一致。
2026-02-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic nonequilibrium effect in ultrafast-laser-irradiated solids
本文通过紧束缚分子动力学模拟，研究超快激光辐照固体中的电子非平衡效应，发现其减慢电子-声子耦合并改变半导体和绝缘体的非热相变损伤阈值，强调可靠模型需同时包含电子非平衡、非绝热耦合和非热势演化。
2023-11-09 cond-mat.mtrl-sci
Effects of non-equilibrium in ultrafast irradiation of matter
本文利用混合模拟工具XTANT-3研究XUV/X射线超短强脉冲辐照物质时的非平衡效应，整合蒙特卡罗、玻尔兹曼方程、紧束缚和分子动力学方法，揭示电子激发改变原子间势并导致非热损伤的机制。
2025-03-27 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Ion irradiation tolerance of graphene as studied by atomistic simulations
由于石墨烯对气体分子是不可渗透的，同时对高能离子是透明的，因此已建议将其作为用于将高真空离子束系统与保持在环境条件下的靶分离的窗口材料。然而，石墨烯膜中的辐射诱导损伤的积累可能导致其机械失效。使用原子模拟，我们表明，即使在高空位浓度的辐照石墨烯没有显示出这种不稳定的迹象，表明石墨烯窗口的相当大的鲁棒性。我们进一步表明，在石墨烯的辐射损伤的上限和下限的估计可以使用一个简单的模型。
2012-05-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Damage threshold evaluation of thin metallic films exposed to femtosecond laser pulses: the role of material thickness
飞秒脉冲激光器的使用由于其能够促进在微米和纳米长度尺度上制造精确图案的能力而受到显著关注。有效的材料加工的一个关键问题是准确确定与激光峰值能量密度相关的损伤阈值，在该阈值下，在被照射的固体表面上发生最小的损伤。尽管以前的大量报道集中在评估导致损伤的激光条件上，但对尺寸与光学穿透深度相当的薄膜的光学和热响应的研究仍然是一个未探索的领域。在这份报告中，详细的理论分析的各种参数的影响，如光子能量和材料厚度对各种金属（金，银，铜，铝，镍，钛，铬，不锈钢）的损伤阈值进行了研究。一个多尺度的物理模型，相关的能量吸收，电子激发，弛豫过程和最小的表面改性，导致材料损伤的发病。理论模型与一些实验结果的令人满意的协议表明，损伤阈值评估方法可以代表一个系统的方法，设计高效的基于激光的制造系统和优化的处理结果，为各种应用。
2022-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.comp-ph
Influence of Antireflection Si coatings on the Damage Threshold of fused silica upon irradiation with Mid-IR femtosecond laser pulses
本研究探究不同厚度Si增透膜对中红外飞秒脉冲辐照下熔融石英损伤阈值的影响，发现Si/SiO₂结构的反射、透射特性具厚度依赖性，可用于调节基底损伤阈值，为中红外增透涂层设计提供新路径。
2023-08-24 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
The Influence of High-Energy Lithium Ion Irradiation on Electrical Characteristics of Silicon and GaAs Solar Cells
用15 & 40 MeV的锂离子辐照空间级硅和砷化镓太阳电池。照明（AM 0条件）和未照明的I-V曲线表明，高能Li离子辐照的效果产生了类似的效果，质子辐照。然而，一个额外的，和不同的，缺陷机制建议占主导地位的离子的结果。比较质子辐照太阳能电池的工作和非电离能量损失（NIEL）辐射损伤模型。
2006-10-22 cond-mat.mtrl-sci nucl-ex physics.space-ph
Enhancement of hydroxyapatite dissolution through structure modification by Krypton ion irradiation
用4MeV重氪离子对湿化学法合成的羟基磷灰石进行了不同注量的辐照。掠入射X射线衍射结果证实了辐照HA的相纯度与晶格参数的适度收缩，并进一步表明辐照引起的结构紊乱，证明了衍射峰的加宽。高分辨率透射电子显微镜观察表明，所施加的氪辐射引起的羟基磷灰石晶格中的显着损伤。具体而言，观察到的空腔与它们的直径和密度随辐照能量密度的变化，而辐射诱导的结晶到非晶的转变，随着离子剂量的增加被确定。拉曼和X射线光电子能谱学分析进一步表明存在辐照诱导的缺陷。从原始的和辐照的材料浸泡在Tris缓冲液中的离子释放表明，在体外的溶解增强照射。我们研究了辐射对小鼠成骨样细胞反应早期阶段的影响。进行细胞计数试剂盒8测定以研究样品的细胞毒性，并且可以在辐照材料上观察到活细胞。
2020-01-31 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.chem-ph
The impact of the substrate on the opto-thermal response of thin metallic targets following irradiation with femtosecond laser pulses
飞秒脉冲激光由于其能够在微米和纳米尺度上制作精确图案的能力，在过去的几十年中得到了广泛的应用。有效材料加工的一个关键问题是确定实验装置中使用的激光参数。尽管已经进行了系统的调查，以突出每个参数独立的影响，很少有人注意到被照射的固体被放置在其上的基板材料的作用。在这项工作中，强调了基板的影响的各种厚度的膜，这表明，基板的光学和热物理性质的影响的热指纹上的照射膜，而表现出的影响是在较小的膜尺寸较高。两种代表性的材料，硅和熔融石英已被选为典型的基板薄膜的不同的光学和热物理行为（金和镍）和热响应和损伤阈值进行评估的辐照固体。衬底的显著影响旨在为基于激光的制造装置和加工方案的新的和更优化的设计铺平道路。
2022-06-17 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other physics.optics
