| Abstract: | In this work the creation of defects in lithium fluoride (LiF) induced by Au íons in the energy range of 3 to 15 MeV was investigated. The main goal is to evaluate the presence of dose rate (ar ion current) effects in the produdion of color centers in the irradiated samples. Thin LiF crystals clived along the [100] direction were bombarded with various fluences from 5x1011 to 2x1014 íons/cm2 and with current densities varying from 1 to 210 nA/cm2. Some samples were exposed to the irradiation at different temperatures in order to check the influence of this parameter in the generation of the defects. The production of Frenkel pairs by the radiation induce the formation of color centers and modifies the optical and electrical characteristics of the crystals. The concentration of color centers was measured through UV-VIS spectroscopy in the spectral range of 190-1200nm. With increasing fluence, more complex defects dominate the sprectra. The ion tracks overlaps, favoring the production of Fn centers and metal colloids. The concentration of F, F2 and lithium colloids follows an exponential law with saturation at high fluences. The F3 centers, on the contrary, appears to increase linearly with increasing fluence. Creation crosssections for the various defects were extracted from the curves of the peak absorbance associated with each defect as a function of fluence. The effective radius of formation around the point of ion penetration is around 2. 2 nm for F centers. For F2 and F3 centers this radius is ~1. 2nm and ~0. 2nm respectively. Finally, it was observed that at low fluence the production of color centers is pradically independent of the beam current (dose rate). However, a strong effect of the beam current is observed for fluences higher than 5x1 013 íons/cm2. The dose rate effects are related to modifications in the dynamics of the defect formation when two or more ion tracks overlap spatially and temporally. The increase in temperature of the samples bombarded at high beam currents, because of the large power dissipated on the targets, alters the mobility of the defects precursors and may also contribute to the increase in defect production at high currents and fluences.
No presente trabalho, estudou-se a criação de defeitos em cristais iônicos de fluoreto de lítio (LiF) irradiados com íons de ouro (Au) com energias da ordem de 3 a 15 MeV. O objetivo principal foi avaliar a efeito da taxa de dose (ou corrente iônica) na produção de centros de cores nas amostras irradiadas. Amostras de LiF monocristalino clivado no plano [100] foram irradiadas com fluências entre 5x10¹¹ a 2x10 [na décima quarta potência] íons/cm² e correntes entre 1 e 210 nA/cm². Algumas amostras foram expostas a diferentes temperaturas, observando sua influência na geração de defeitos. A partir da criação de vacâncias ou deslocamentos de íons da rede para o interstício, centros de cores são gerados, produzindo mudanças nas características ópticas e elétricas do cristal. Os centros de cores gerados nos cristais de LiF foram analisados através de espectroscopia óptica na faixa entre 190 a 1200 nm (UV –IR-VIS). Para baixas fluências, ocorre a predominância do centro - F nos espectros medidos. Com o aumento da fluência foi observado que, centros - Fn e agregados dominam a espectro de absorbâncias. Para íons de 10 MeV, o raio efetivo de formação dos centros - F em torno da trilha do íon foi estimado em torno de 2,2 nm para o centro — F. Para o centros — F2 e F3 o raio efetivo ficou em torno de 1,2 nm e 0,2 nm respectivamente. Para uma fluência e corrente fixa, canstata-se que numero de defeitos gerados aumenta proporcionalmente com a energia dos íons incidentes devido ao aumento do dE/dx médio e da energia média dos elétrons secundários gerados. Por fim, foi observado para baixas fluências que os danos gerados são praticamente independentes do valor da taxa de dose. Contudo, a taxa de dose é significativa quando a fluência aplicada no material for alta, da ordem de 5x10¹³ íons/cm² ou maior. Observou-se que a concentração dos centros de cores é proporcional a (i) [1/3 na potência].O efeito da taxa de dose esta relacionado à alteração da dinâmica da formação dos defeitos, quando dois ou mais impactos iônicos se sobrepõem espacialmente e temporalmente. 0 aquecimento transiente da amostra, devido às altas correntes, também influencia na maior eficiência na produção dos centros de cores, mas não da conta completa do efeito da corrente que é observado mesmo as amostras são resfriadas durante a irradiaçao. |
