正交结构Gd_2TiO_5陶瓷材料的轻重离子辐照效应比较

摘要

钛酸盐Ln_2TiO_5因其优异的物理化学性能,可作为高放射性核废物(HLW)和锕系元素(钚)的重要候选固化材料之一.采用传统的陶瓷烧结工艺制备多晶正交结构Gd_2TiO_5陶瓷材料.样品经抛光后,在室温下用400keV He+和800keV Kr2+辐照.辐照后,样品结构变化利用掠入式X射线衍射(GIXRD)表征.结果发现:采用重离子Kr2+辐照时,样品Gd_2TiO_5发生非晶化转变现象,从结晶相转变为非晶相;而采用轻离子He+辐照时,在辐照剂量为1.0×1016 cm-2时,辐照样品几乎完全从正交结构转变为立方结构,另外,当He+辐照剂量为5.0×1016 cm-2,Gd_2TiO_5仍没有发生非晶化转变现象,但完全从正交结构转变成立方结构,同时,样品晶格体积收缩约3.0%.样品在高剂量He+辐照下没有发生非晶化转变现象可归因于400keV He+辐照引起的强电子能损抑制了Gd_2TiO_5的非晶化转变过程.