Abstract
本研究主要在於利用穿透式電子顯微鏡，分析Hi-Nicalon Type-S/Py-C/CVI SiC碳化矽複合材料，是否能承受核融合環境之高能輻射損傷及氦氣、氫氣於材料中的核轉化現象，本實驗在清華大學原科中心建立一套三射束照射系統，利用范式加速器(Van de Graaff Accelerator)照射氦原子；離子佈植機(Ion Implantor)照射氫原子；9SDH串級式加速器(9SDH Tandem Accelerator)照射矽離子，且在照射過程中同時給予加熱(800~1000℃)，來模擬核融合環境。照射後分析材料內部變化，並探討氦原子及氫原子在碳化矽複合材的擴散行為，以及三種效應同時存在的效應為何。 研究結果顯示，分析氦矽離子雙射束效應，氦的確能幫助過飽和空孔聚集而成空泡，使空泡不易和間隙原子結合而縮小，並且隨著長時間高溫高劑量下，氦氣泡聚集越大數目變少，但晶粒內與母材層間皆可發現氣泡，應是長時間退火所造成。 分析氦氫雙射束效應，在少量的過飽和空孔之下，氣泡明顯地比氦矽雙射束小，多了氫的作用的確幫助氣泡成核，但氫和氦似乎也扮演著同樣之角色，使空泡穩定化之後就不易再讓其他原子進入，因此在分散成核點的情況下，使氣泡小又多。 分析氦氫矽三射束效應，相較於氦矽雙射束，母材中發現小又多的氣泡，從實驗上來看，其中氫會促進氣泡的數目，也間接抑制氦氣泡成長，但對整體氣泡形成是有幫助的，雖然Hi-Nicalon Type-S/Py-C/CVI SiC在三射束中纖維沒發現氣泡，但卻在另一種碳化矽複合材(Tyranno-SA/Py-C/CVI SiC)纖維中發現氣泡，所以比起氦矽雙射束，三射束輻射效應下使氣泡更容易成核。