Etude de l'endommagement de cibles metalliques par des ions de forte energie : le cas du fer, resultats experimentaux et simultations numeriques

Damage induced by swift heavy ions in a pure metallic target: iron. Experimental results and numerical simulations

• Auteur / Autrice : Lucien-Julien-Philippe-Louis-Pierre Legrand
• Direction : Annie Dunlop
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1993
• Etablissement(s) : Paris 7

Résumé

Nous avons etudie l'endommagement induit par un fort depot d'energie dans le systeme electronique d'un metal pur a l'aide de deux outils: l'irradiation a basse temperature (<20k) par des ions lourds rapides (gev) et la simulation numerique par dynamique moleculaire. L'irradiation montre que: (i) dans le fer, en deca de 40 kev/nm, l'energie deposee dans le systeme electronique conduit a un recuit partiel des defauts preexistants crees par collisions elastiques. Au-dela de ce seuil, cet effet est supplante par la creation de defauts additionnels ; (ii) dans le titane, le cobalt et le zirconium, seule la creation de defauts additionnels est observee ; (iii) dans le nickel, le platine et le palladium, seul l'effet de recuit apparait. Dans notre approche numerique appliquee au fer cubique centre, les forces inter-atomiques sont decrites via un potentiel original a n-corps permettant une modelisation realiste. Par dynamique moleculaire, nous confirmons la validite du modele d'explosion coulombienne: lorsqu'on communique tres peu d'energie cinetique (1 ev) a chacun des noyaux d'un metal confines dans un cylindre centre sur la trajectoire du projectile, on ne peut creer des deplacements atomiques que si ces noyaux se repoussent (explosion) en un mouvement collectif et coherent. La creation additionnelle de defauts a fort depot d'energie et le recuit d'un defaut pre-existant des les faibles depots d'energie sont ainsi reproduits