Premières étapes du mélange par faisceau d'ions : étude par réflectométrie de rayons X et diffraction de neutrons

par Marie-Gabrielle Le Boite

Thèse de doctorat en Physique des Solides

Sous la direction de Harry Bernas.

Soutenue en 1987

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .

Le jury était composé de Harry Bernas.


  • Résumé

    Premières étapes du mélange par faisceau d'ions: étude par réflectométrie de rayons X et diffraction de neutrons. Les processus qui entrent en jeu lors du mélange par faisceau d'ions sont de plusieurs sortes : balistique, chimique et accéléré par des défauts. Les expériences effectuées sur des bicouches irradiées par des éléments lourds et caractérisées par rétrodiffusion Rutherford, ont montré que le mélange était toujours très supérieur à celui prévu par un calcul ne prenant en compte que les chocs balistiques. Mais ces expériences n'ont jamais permis de séparer le processus balistique des autres processus. Parallèlement à des expériences classiques sur des systèmes NiAu et NiPt irradiés au Xe, nous avons utilisé une autre méthode de caractérisation du mélange par faisceau d'ions : la réflectométrie de rayons X ou de neutrons sur des multi­ couches irradiées aux ions He. Les systèmes étudiés aout des multicouches NiAu, NiPt, NiPd, NiAg de comportement balistique voisin, mais de chaleurs de mélange très différentes. Ces expériences nous ont permis de se placer dans un domaine de densité d'énergie déposée très faible, contrairement aux expériences antérieures et d'atteindre des valeurs du coefficient de mélange, D, très basses, jamais obtenues par les méthodes de caractérisation classiques. La variation du coefficient, D avec la chaleur de mélange est en accord avec celle attendue par un calcul théorique incluant les différents processus de diffusion. Pour le système NiAg (à chaleur de mélange positive), la valeur expérimentale est bien inférieure à la valeur correspondant au mélange balistique, ralenti a été mis en évidence pour la première fois. Nous avons dans ce travail démontré le grand intérêt des techniques de réflectométrie pour l'étude du mélange par faisceau d'ions et analysé le mélange quand les processus qui interviennent sont élémentaires; qui interviennent sont élémentaires; une modélisation du phénomène est alors possible.

  • Titre traduit

    First steps of the ion beam mixing : study by X-ray reflectometry and neutron diffraction


  • Résumé

    There are several processes involved in ion beam mixing: ballistic processes, chemical driving forces and radiation enhanced diffusion. Experiments usually performed on bilayers irradiated with heavy elements and characterized by Rutherford backscattering (R. B. S. ), have shown that the measured mixing rate is always higher than the calculated one, taking into account ballistic effects only. Besides classical R. B. S. Experimental on NiAu and NiPt bilayers irradiated with Xe, we have used another technique of characterization: X-ray reflectometry and neutron diffraction, performed on multilayers irradiated with He. The systems are NiAu, NiPt, NiPd and NiAg, which behave similarly from the ballistic point of view, but have very different beats of mixing. In these experiments, the range of deposited energy density is very low, in contrast to heavy ions irradiation: this has allowed us to reach very low diffusion coefficient, never observed before. The dependence of the diffusion coefficient on the heat of mixing is in agreement with the one theoretically calculated. For the NiAg system, which has a positive heat of mixing, the measured diffusion coefficient is smaller than the ballistic one a decrease of the ballistic mixing rate is seen for the first time. In this work, we have shown the interest of the reflectometry techniques (X-ray and neutrons); we have used a simple model to analyze the ion beam mixing, when elementary processes are involved.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1987)421
  • Bibliothèque : Centre Technique du Livre de l'Enseignement supérieur (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne).
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-034756
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