固體輻照效應

英文名稱：radiation effect in solids

固體的輻照效應是固體材料在高能輻射的作用下所發生的初始微觀過程的綜合結果。這些初始微觀過程主要有：

①點陣損傷，形成離位原子、點缺陷（空位和間隙原子）、離位峯（密集的點缺陷團）、位錯等；

②表面的物理濺射；

③形成雜質原子，中子使固體原子發生核嬗變而形成新的原子（見半導體核嬗變摻雜）或由外來離子束的直接注入（見離子注入技術）；

④熱峯，在固體材料的一個極小體積內（包含幾千個原子）、在極短的瞬間(10～10秒)所發生的急劇加熱和淬火現象；

⑤電離和激發。

由高能輻射引起的點陣損傷對固體的基本性質有決定性的影響。雜質原子也可以看作一種點缺陷；對固體材料的物理性質和化學性質也有重要的影響，這一點也正是各種摻雜技術的基礎。熱峯能強烈刺激和加速其他的物理化學過程。電離和激發對共價鍵化合物、離子結構的化合物、高分子材料的影響很敏感，可能導致交聯反應、化學鍵的斷裂和再生、自由基的形成、化學分解等。

固體輻照效應的特徵決定於輻射的特性（種類、能量、劑量）、固體材料的特性(成分、晶體結構、相態)和輻照條件如温度等因素。換句話説，由於這些因素不同，所產生的輻照效應的類型和程度也不相同。

研究固體的輻照效應在科學技術上具有非常重要的意義。它直接關係到在核反應堆、航天器和其他輻射場中工作的各種部件的功能指標和運轉壽命，在這裏，一個重要的課題是解決材料的耐輻射問題，尋求固體輻照效應小的材料。另一方面，固體輻照效應已經廣泛而有效地用於大幅度提高各種材料、器件和工具的機械性能、物理性能和化學性能。離子注入技術是其中一個突出的例子,作為材料改性的一種新技術,已經成功地用於半導體器件和電路的工業生產，並已推廣應用於金屬、陶瓷、超導等材料的改性。半導體核嬗變摻雜已經用於生產單晶硅,具有摻雜精度高、雜質分佈均勻等優點電子束和離子束與物質的相互作用，已經在現代分析技術中得到多方面的應用。離子束濺射作為一種機械加工和拋光的新技術已經應用於電鏡和表面分析技術的樣品製備、大規模集成電路的生產,顯示出非常重要的優點,是一種不磨損和不變形的加工方法，被加工的工件表面不產生應變，以及在空間位置和深度兩方面的精確可控等。化學工業是固體輻照效應的一個十分活躍的應用領域，並且早已形成一門獨立的化學分支──輻射化學。例如，高壓聚乙烯經過輻射交聯反應，不僅在耐熱性、耐腐蝕性、機械強度和耐壓性能上有明顯的改善，而且還出現一種奇異的“記憶”效應，即熱收縮效應；製成薄膜或管材，是一種優質的護套材料和電子元件的包覆材料。

固體輻照效應越來越引人注目，理論和應用這兩方面的研究正方興未艾，並不斷向縱深發展。