Étude de défauts cristallins par canalisation

¹ Commissariat à l'Énergie Atomique. Centre d'Études Nucléaires de Fontenay-aux-Roses. B. P. 6 – F 92 - Fontenay-aux-Roses, France.

Résumé

Après un rappel sommaire sur le ralentissement des particules dans la matière amorphe, on indique les incidences particulières de l’état cristallin sur ce ralentissement : les principales caractéristiques de la canalisation, planaire ou axiale, sont rapidement passées en revue (chapitre 1) ainsi que les montages expérimentaux les plus classiques (chapitre 2) permettant d’étudier ce phénomène. On distingue notamment les expériences utilisant (par transmission ou rétrodiffusion) un faisceau de particules parallèles et celles utilisant un flux isotrope de particules.

On définit alors les principaux paramètres relatifs à la décanalisation (coefficient de décanalisation, opacité...). On montre que la plupart des défauts cristallins induisent une décanalisation dont on donne l’ordre de grandeur pour lès défauts les plus classiques. Ces résultats sont obtenus analytiquement pour les cas les plus simples, ou par simulation sur ordinateur. La décanalisation est d’autant plus forte que les distorsions du réseau sont plus importantes ; elle est d'autant plus apparente que la température est plus basse (chapitre 3).

Enfin on passe en revue un certain nombre d’expériences mettant en évidence la décanalisation, notamment par les joints, les fautes d'empilement, les dislocations, les atomes interstitiels, les zones de Guinier-Preston, etc. Ces expériences montrent que les évaluations théoriques faites dans le cadre de la mécanique classique sont en général correctes. Elles permettent dans certains cas de préciser la configuration des défauts (chapitre 4).

Abstract

After a brief survey of slowing down of particles in amorphous matter, particular consequences of crystalline state on this slowing down are recalled. The main characteristics of sheet and axial channeling are rapidly looked over (chapter 1), as well as most classical experimental procedures (chapter 2), allowing the investigation of this phenomenon. One distinguishes in particular between experiments using a beam of parallel particles (by transmission or back-scattering) and those using an isotropic flux of particles.

One then defines the main dechanneling parameters (dechanneling coefficient, opacity...). It is shown that most crystal defects cause dechanneling. The order of magnitude of the dechanneling probability is given for some classical defects. Results are obtained analytically for the simplest cases or by computer simulation. Dechanneling is much greater, as lattice distorsions are more important ; it is more visible, as temperature is lower (chapter 3).

Finally, a certain number of experiments is reviewed, showing dechanneling, especially by grain boundaries, stacking faults, dislocations, interstitial atoms, Guinier-Preston zones, etc... These experiments prove that theoretical assessements made within the scope of classical mechanics, are generally correct. In some cases, they allow to determine the configuration of defects (chapter 4).