Surface energy anisotropy for the low-index crystal surfaces of the textured polycrystalline BCC tungsten: experimental and theoretical analysis

Summarizing the experimental and theoretical trends observed on the changes in surface microstructure and topography resulting from surface energy anisotropy for the low-index crystal surfaces of the polycrystalline bcc tungsten under sputtering is done. A brief summary of the most closely related work is included. The experimental results have been discussed in the framework of the various theoretical methods. Emphasis was placed on the problems which are existing up to now. It is shown that the absence of a common trend in the ordering of the (100), (110), and (111) surface energies amongst the various theoretical models is a problem yet to be satisfactorily discussed. It is shown experimentally that for polycrystalline textured tungsten (bcc metal), the order of the three low-index surface energies is γ(111) > γ(100) > γ(110).Проведено комплексний експериментальний та теоретичний аналізи закономірностей у зміненні мікроструктури і топографії низькоіндексних кристалографічних плоскостей полікристалічного ОЦК-вольфраму під впливом розпилення та пов’язаних з анізотропією його поверхневої енергії. Приведено короткий огляд найбільш близьких за тематикою робіт. Експериментальні результати обговорюються у рамках різноманітних теоретичних підходів. Акцент зроблено на проблемах, які не вирішені на цей час. Показано, що різноманітні сучасні теоретичні підходи дають різні значення поверхневої енергії для площин (100), (110) та (111) навіть за порядком порівняння, та ця проблема на цей час не має задовільного рішення. Експериментально показано, що для полікристалічного текстурованого вольфраму (ОЦК-метал) поверхневі енергії для трьох низькоіндексних площін мають такий порядок порівняння: γ(111) > γ(100) > γ(110).Проведены комплексный экспериментальный и теоретический анализы закономерностей в изменении микроструктуры и топографии низкоиндексных кристаллографических плоскостей поликристаллического ОЦК-вольфрама под влиянием распыления и связанных с анизотропией его поверхностной энергии. Приведен краткий обзор наиболее близких по теме работ. Экспериментальные результаты обсуждаются в рамках различных теоретических подходов. Акцент сделан на проблемах, нерешенных к настоящему времени. Показано, что различные современные теоретические подходы дают разные значения поверхностных энергий для плоскостей (100), (110) и (111) даже по порядку сравнения, и эта проблема на сегодняшний день не имеет удовлетворительного решения. Экспериментально показано, что для поликристаллического текстурированного вольфрама (ОЦК-металл) поверхностные энергии для трех низкоиндексных плоскостей имеют следующий порядок сравнения: γ(111) > γ(100) > γ(110)

Thermal grain boundary grooves formation in tungsten under recrystallization

Tungsten has been chosen as the main candidate for plasma facing components (PFCs) due to its superior properties under extreme operating conditions in future nuclear fusion reactors such as ITER and DEMO. One of the serious issues for PFCs is the high heat load during transient events and disruption in the reactor. Recrystallization and grain size growth in PFC materials are undesirable changes in the materials, since the microstructure developed after recrystallization exhibits a lower mechanical strength and an increased surface roughening. The current work was focused on careful investigation of the thermal grooving at grain boundaries (GB) in tungsten surface under recrystallization (W-rс). Topography of GB thermal grooves in W-rc is studied by atomic force microscopy (AFM). The peculiarities of its profile formation and the main factors which effect on the profile of GB grooving were determined. It is the purpose of this paper to point out these factors. The nature of GB grooving was determined.Завдяки своїм унікальним властивостям вольфрам є основним кандидатом для конструкційних елементів, які повернені до плазми, у таких перспективних реакторах, як ITER та DEMO. Однією з важливих проблем для таких елементів є високе термічне навантаження при перехідних процесах та зривах плазми в реакторі. Рекристалізація та зростання розміру зерна в матеріалах елементів, які повернені до плазми, є небажаними, оскільки мікроструктура, що формується при рекристалізації, дає більш низькі механічні властивості та підвищену шорсткість. Ця робота присвячена дослідженню формування термічних канавок на границях зерен у вольфрамі при рекристалізації (W-rc). Топографія канавок термічного травлення (КТТ) у W-rc вивчена за допомогою атомної силової мікроскопії. Визначені особливості формування КТТ та основні фактори, що впливають на їх профіль. Метою даної роботи було вияснення цих факторів. З’ясована природа термічних канавок травлення.Благодаря своим уникальным свойствам вольфрам является основным кандидатом для обращенных к плазме конструкционных элементов таких перспективных реакторов, как ITER и DEMO. Одной из серьезных проблем для таких элементов является высокая термическая нагрузка при переходных процессах и срывах плазмы в реакторе. Рекристаллизация и увеличение размера зерна в материалах, обращенных к плазме элементов, являются нежелательными, поскольку микроструктура, формирующаяся при рекристаллизации, дает более низкие механические свойства и увеличенную шероховатость. Настоящая работа посвящена исследованию формирования термических канавок на границах зерен в вольфраме при рекристаллизации (W-rc). Топография канавок термического травления (КТТ) в W-rc изучена с помощью атомной силовой микроскопии. Определены особенности формирования КТТ и основные факторы, влияющие на их профиль. Целью данной работы было исследование этих факторов. Установлена природа термических канавок травления

Исследование ассоциации псориаза и онкопатологий

Psoriasis and cancer are one of the most widespread and heavy multifactorial diseases in modern European populations. Study of psoriasis frequencies among patients with cancer of a gastroenteric path and a lung and relatives, research of cancer frequency among patients with psoriasis and relatives has shown negative association between these diseases. The assumption about metabolic antagonism of these pathological processes is confirmed by results of genetic research of psoriasis among persons jobs of which are connected with infringements of daily rhythms, thus psoriasis acts as the antirisk factor of cancer development.Псориаз и онкозаболевания являются одними из наиболее распространенных и тяжелых мультифакториальных заболеваний в современных европейских популяциях. Изучение частоты псориаза среди больных раком желудочно-кишечного тракта и легкого и их родственников, исследование частоты онкопатологий среди больных псориазом и родственников показало отрицательную ассоциацию между этими заболеваниями. Предположение о метаболическом антагонизме данных патологических процессов подтверждают результаты генетического исследования псориаза среди лиц, профессии которых связаны с нарушениями суточных ритмов, таким образом, псориаз выступает фактором антириска по развитию онкопатологий

Effect of quasi-hydrostatic extrusion on microhardness in CuCrZr alloy

Effect of quasi-hydrostatic extrusion at liquid nitrogen (77 K) and room (300 K) temperatures on the microhardness in high-strength CuCrZr alloy has been investigated. It is shown that the combination of equalchannel angular compression (ECAP) and quasi-hydrostatic extrusion (QHE) allows raising microhardness of CuCrZr alloy especially in the case of the low-temperature (77 K) QHE treatment. PACS: 68.35.Ct, 81.05.Bx, 81.40.CdИсследовано влияние квазигидроэкструзии при температуре жидкого азота (77 K) и комнатной температуре (300 K) на микротвердость жаропрочного CuCrZr-сплава. Выявлено, что комбинация равноканального углового прессования (РКУП) и квазигидроэкструзии (КГЭ) приводит к увеличению микротвердости CuCrZr-сплава, особенно в случае низкотемпературной (77 K) КГЭ-обработки.Досліджено вплив квазігідроекструзії при температурі рідкого азоту (77 K) та кімнатній температурі (300 K) на мікротвердість жароміцного CuCrZr-сплаву. Визначено, що комбінація рівноканального кутового пресування (РККП) та квазігідроекструзії (КГЕ) призводить до підвищення мікротвердості CuCrZr-сплаву, особливо у випадку низькотемпературної (77 K) КГЕ-обробки

Modification of optical properties of tungsten exposed to low-energy, high flux deuterium plasma ions

Anomalous change of optical properties of recrystallized W caused by exposure to D plasma ions at sample temperature of ~535 K was studied by ellipsometry and reflectometry. There is a qualitative difference between the samples reflectivity values measured directly and calculated using ellipsometric data. A physical model of the phenomenon is suggested. It is shown that on the W surface exposed at ~535 К two processes take place 1) blistering and 2) modification of electron structure in the upper-most layer.Методами еліпсометрії та рефлектометрії виявлено аномальне змінення оптичних властивостей рекристалізованого W внаслідок бомбардування іонами D при температурі ~535 К. Існує принципова різниця між значеннями коефіцієнту відбиття, що отримано рефлектометрією та розраховано за даними еліпсометрії. Запропоновано фізичну модель виявленого ефекту. Показано, що на поверхні W, що опромінено при 535 К, мають місце два процеси: 1) блістерінг и 2) модифікація електронної структури поверхневого шару.Методами эллипсометрии и рефлектометрии обнаружено аномальное изменение оптических свойств рекристаллизованного W в результате бомбардировки ионами D при температуре ~535 К. Имеет место принципиальное отличие между значениями коэффициента отражения, измеренными рефлектометрией и рассчитанными по данным эллипсометрии. Предложена физическая модель обнаруженного эффекта. Показано, что на поверхности W, облученного при 535 К, имеют место два процесса: 1) блистеринг и 2) модификация электронной структуры поверхностного слоя

Faraday rotation spectra of bismuth-substituted ferrite garnet films with in-plane magnetization

Single crystalline films of bismuth-substituted ferrite garnets have been synthesized by the liquid phase epitaxy method where GGG substrates are dipped into the flux. The growth parameters are controlled to obtain films with in-plane magnetization and virtually no domain activity, which makes them excellently suited for magnetooptic imaging. The Faraday rotation spectra were measured across the visible range of wavelengths. To interprete the spectra we present a simple model based on the existence of two optical transitions of diamagnetic character, one tetrahedral and one octahedral. We find excellent agreement between the model and our experimental results for photon energies between 1.77 and 2.53 eV, corresponding to wavelengths between 700 and 490 nm. It is shown that the Faraday rotation changes significantly with the amount of substituted gallium and bismuth. Furthermore, the experimental results suggest that the magnetooptic response changes linearly with the bismuth substitution.Comment: 15 pages, 6 figures, published in Phys. Rev.

Effect of electron irradiation on vortex dynamics in YBa_2Cu_3O_{7-x} single crystals

We report on drastic change of vortex dynamics with increase of quenched disorder: for rather weak disorder we found a single vortex creep regime, which we attribute to a Bragg-glass phase, while for enhanced disorder we found an increase of both the depinning current and activation energy with magnetic field, which we attribute to entangled vortex phase. We also found that introduction of additional defects always increases the depinning current, but it increases activation energy only for elastic vortex creep, while it decreases activation energy for plastic vortex creep.Comment: 4 pages, 3 figures, submited to Phys. Rev.

Simulation of neutron influence on tungsten mirrors

The effect of neutron irradiation on behavior of optical characteristics for two types of tungsten mirrors was modeled. Preliminary irradiated rcW and WJ-IG mirrors with 20 MeV W⁶⁺ ions were used for experiments. Changes in the surface morphology and optical characteristics of the samples were investigated in the sputtering process.Изучалось влияние нейтронного облучения на поведение оптических свойств двух типов вольфрамовых зеркал rcW и WJ-IG. Зеркала предварительно облучались ионами W⁶⁺ с энергией 20 МэВ. В процессе распыления исследовались изменения морфологии поверхности и оптических характеристик образцов.Вивчався вплив нейтронного опромінення на поведінку оптичних властивостей двох типів вольфрамових дзеркал rcW та WJ-IG. Дзеркала попередньо були опромінені іонами W⁶⁺ з енергією 20 МеВ. Під час процесу розпилення досліджувалися зміни морфології поверхні та оптичних властивостей зразків

Cutoff interference polymer-crystalline multilayer systems with the passband edge smooth tuning

The smooth tuning possibility of the passband edge in an interference polymer-crystalline cutoff filter has been studied. This is attained by using the periodic polymer (£) — germanium (H) structures of uneven optical thickness, i.e., the systems of the [[HH±C)(L±C)k(L±C)k(H±C) type where H and L are quarter-wave layers of high and low refractive index, respectively; C in the thickness unequality parameter; k, an integer. The effect of the C value variation from 0 to 0.3 H on the optical properties of polyethylene-germanium interference structures have been studied theoretically and in experiment. A method has been developed to smooth the secondary extremes in the uneven thickness polyethylene-germanium systems by adding auxiliary polyethylene interference layers.Исследована возможность плавной перестройки границы отрезания интерференционного полимер-кристаллического фильтра. Она заключается в использовании периодических структур неравной оптической толщины, т.е. систем вида [[HH±C)(L±C)k(L±C)k(H±C), где Н и L — четвертьволновые слои с высоким и низким показателем преломления, С — параметр неравнотолщинности, к — целое число. Теоретически и экспериментально исследовано влияние изменения параметра неравнотолщинности С от 0 до 0.3 Н на оптические свойства интерференционных структур полиэтилен-германий. Разработан метод сглаживания вторичных экстремумов в системах полиэтилен-германий неравной оптической толщины добавлением дополнительных интерференционных слоев из полиэтилена.Досліджено можливість плавної перебудови границі відрізання інтерференційного полімер-кристалічного фільтра. Вона полягає у використанні періодичних структур нерівної оптичної товщини, тобто систем виду [HH±C)(L±C)k(L±C)k(H±C), де H І L — чверть-хвильові шари з високим і низьким показником заломлення, С — параметр нерівнотов-щинності, k — ціле число. Теоретично й експериментально досліджено вплив зміни параметра нерівнотовщинности С від 0 до 0.3 Н на оптичні властивості інтерференційних структур поліетилен-германій. Розроблено метод згладжування вторинних екстремумів у системах поліетилен-германій нерівної оптичної товщини додаванням додаткових інтерференційних шарів з поліетилену