Design of the accelerator stand with the ECR-source for simulation experiments on the of radiation damage of the steels of the nuclear industry

The imitation experiments of irradiation resistivity for steels used in nuclear industry by heavy ion beams are promising demand for material properties investigation. The formation of the defects on the real-existing reactors is fraught with many difficulties such as a long-term session of exposure and induced radioactivity in samples. Simulation of radiation defects on accelerators of charged particles does not have such a drawback. To form radiation defects in matter, it is necessary to have beams of various ions with different energy. The concept of the test bench based on a ECR heavy-ion source for the imitation experiments of the materials resistance under irradiation is presented and discussed.Моделирование радиационных дефектов в сталях и сплавах атомной промышленности на данном этапе является одним из самых легкореализуемых методов изучения свойств материалов под потоками высокоэнергетических частиц. Создание дефектов на реально-действующих реакторах сопряжено с немалыми трудностями, включающими в себя длительные сессии облучения, а также наведённую радиоактивность в образцах, что затрудняет дальнейшее исследование при помощи стандартного инструментария. Моделирование радиационных дефектов на ускорителях заряженных частиц лишено подобных трудностей. Для создания радиационных дефектов на ускорителях необходимо создание установки, позволяющей вести облучение образцов различными ионами с широким энергетическим спектром. Представлены результаты первоначального этапа разработки ускорителя с ЭЦР-источником, позволяющим проводить моделирование радиационных дефектов.Моделювання радіаційних дефектів в сталях і сплавах атомної промисловості на цьому етапі є одним з самих легко реалізованих методів вивчення властивостей матеріалів під потоками високоенергетичних часток. Створення дефектів на реально-діючих реакторах зв'язано з чималими труднощами, що включають тривалі сесії опромінення, а так само наведену радіоактивність в зразках, що утрудняє подальше дослідження за допомогою стандартного інструментарію. Моделювання радіаційних дефектів на прискорювачах заряджених часток позбавлене подібних труднощів. Для створення радіаційних дефектів на прискорювачах потрібне створення установки, що дозволяє проводити опромінення зразків різними іонами з широким енергетичним спектром. Представлено результати первинного етапу розробки прискорювача з ЕЦР-джерелом, що дозволяє проводити моделювання радіаційних дефектів

The low energy ribbon ion beam source and transport system

The ribbon ion beam can be used in the commercial ion implanters in order to enlarge the beam current. The Bernas type ion source and periodical system of electrostatic lenses (electrostatic undulator) are proposed for high intensity ion implanter design. The ribbon ion source and transport system for such beam are discussed.Ленточные ионные пучки могут быть применены в коммерческих ионных имплантерах для увеличения тока пучка. Для создания сильноточного имплантора предлагается использовать ионный источник Берна и периодическую систему электростатических линз (электростатический ондулятор). Обсуждаются выбор источника ленточного ионного пучка и система его транспортировки.Стрічкові іонні пучки можуть бути застосовані в комерційних іонних імплантерах для збільшення струму пучка. Для створення потужнострумового імплантора пропонується використати іонне джерело Берна й періодичну систему електростатичних лінз (електростатичний ондулятор). Обговорюються вибір джерела стрічкового іонного пучка й система його транспортування

Evolution of microstructure in advanced ferritic-martensitic steels under irradiation : the origin of low temperature radiation embrittlement

Advanced reduced activation ferritic/martensitic steels and oxide dispersion-strengthened steels exhibit significant radiation embrittlement under low temperature neutron irradiation. In this study we focused on atom probe tomography (APT) of Eurofer97 and ODS Eurofer steels irradiated with neutrons and heavy ions at low temperatures. Previous TEM studies revealed dislocation loops in the neutron-irradiated f\m steels. At the same time, our APT showed early stages of solid solution decomposition. High density (10$^{24}$ m$^{-3}$) of ∼3–5 nm clusters enriched in chromium, manganese, and silicon atoms were found in Eurofer 97 irradiated in BOR-60 reactor to 32 dpa at 332°C. In this steel irradiated with Fe ions up to the dose of 24 dpa, pair correlation functions calculated using APT data showed the presence of Cr-enriched pre-phases. APT study of ODS Eurofer found a significant change in the nanocluster composition after neutron irradiation to 32 dpa at 330 °C and an increase in cluster number density. APT of ODS steels irradiated with Fe ions at low temperatures revealed similar changes in nanoclusters. These results suggest that irradiation-induced nucleation and evolution of very small precipitates may be the origin of low temperature radiation embrittlement of f\m steels

Progress in riboon ion beam implantation systems development

The ribbon ion sources for ion implantation are under developing in ITEP during last 5 years. The several versions of Bernas ion source are used for ribbon ion beam production. The beam transport for low energy ribbon beam is one of main problems for ion implantation. The progress in ion sources and transport lines development is discussed in this paper. The new results for carboran clusters ion beam driving are presented.Последние пять лет в ИТЭФ разрабатываются источники ленточных ионных пучков для нужд ионной имплантации. Для генерации ленточного ионного пучка используются источники типа «Бернас». Одной из самых существенных проблем при создании таких систем является разработка каналов транспортировки пучка. В данной статье рассматриваются новые результаты, полученные при разработке источников и каналов транспортировки, приведены данные по генерации пучков многоатомных молекул карборана.Останні п’ять років в ІТЕФ розробляються джерела стрічкових іонних пучків для потреб іонної імплантації. Для генерації стрічкового іонного пучка використовуються джерела типу «Бернас». Однією з найбільш істотних проблем при створенні таких систем є розробка каналів транспортування пучка. У даній статті розглядаються нові результати, отримані при розробці джерел і каналів транспортування, наведено дані по генерації пучків багатоатомних молекул карборана

Low power reconfigurable multilevel nanophotonic devices based on Sn-doped Ge2Sb2Te5 thin films

In the past years, Ge2Sb2Te5 has been considered a promising functional material for a variety of reconfigurable multilevel devices, including photonic integrated circuits for the post-von Neumann arithmetic processing. However, despite significant advances, it is necessary to reduce the switching energy of Ge2Sb2Te5 for creation of the on-chip low power all-photonic spiking neural networks. The present work focuses on the effect of tin ion implantation on the properties of amorphous Ge2Sb2Te5 thin films, as well as on the performance of Mach-Zehnder interferometers and balanced beam splitters based on them. As a result, Sn-doping accompanied by the formation of weaker bonds in Ge2Sb2Te5 thin films is an efficient approach to significantly reduce the threshold energy of fs-laser initiated phase transitions and change the effective absorption coefficient. The possibility of using the Sn-doped Ge2Sb2Te5 thin films for fully optical multilevel reversible recording between 9 different levels (3 bits) has been demonstrated by experimental measurements of fabricated on-chip balanced beam splitters. The obtained results show that the Sn doping of Ge2Sb2Te5 layer can be used to optimize the properties of the GST225 thin films, in particular to reduce the switching energy. So, it has the potential to improve the characteristics of reconfigurable multilevel nanophotonic devices using the GST225 thin films, including fully non-volatile memory and developed on-chip low power all-photonic circuits for post-von Neumann arithmetic processin

BERNAS ION SOURCE DISCHARGE SIMULATION

The joint research and development program is continued to develop steady-state ion source of decaborane beam for ion implantation industry. Bemas ion source is the wide used ion source for ion implantation industry. The new simulation code was developed for the Bemas ion source discharge simulation. We present first results of the simulation for several materials interested in semiconductors. As well the comparison of results obtained with experimental data obtained at the ITEP ion source test-bench is presented

STATUS OF ITEP DECABORANE ION SOURCE PROGRAM.

The joint research and development program is continued to develop steady-state ion source of decaborane beam for ion implantation industry. Both Freeman and Bemas ion sources for decaborane ion beam generation were investigated. Decaborane negative ion beam as well as positive ion beam were generated and delivered to the output of mass separator. Experimental results obtained in ITEP are presented