Een team van meerdere instellingen heeft positronenbundels gebruikt om de aard van stralingseffecten te onderzoeken, geeft nieuw inzicht in hoe schade ontstaat in ijzerfilms. Deze verkenning kan de veiligheid van materialen die worden gebruikt in kernreactoren en andere stralingsomgevingen verbeteren.

"Positronen beschadigen het materiaal niet en ze kunnen in zeer kleine concentraties defecten met afzonderlijke atomen aan het licht brengen, " zei Blas Uberuaga, een materiaalwetenschapper van het Los Alamos National Laboratory over het project. "Ze zijn dus een van de meest gevoelige sondes die we kunnen gebruiken om stralingsschade te analyseren, het verstrekken van kritische gegevens over de aard van de defecten in het materiaal en het opbouwen van ons begrip van stralingseffecten." Positrons, een vorm van antimaterie, annihileren wanneer ze in contact komen met elektronen in het materiaal, informatie geven over de lokale configuratie van atomen.

Stralingsschade treedt op wanneer hoogenergetische deeltjes inslaan op materialen, atomen uit hun positie kloppen en defecten in het kristal creëren - ofwel posities die een atoom missen of een atoom ertussenin, of interstitiële, posities. Deze botsingscascade is vergelijkbaar met een bowlingbal die tegen bowlingpinnen slaat, behalve dat de bal een neutron kan zijn en de pinnen atomen zijn. De defecten die worden gecreëerd, zijn uiteindelijk verantwoordelijk voor het falen van deze materialen in veel extreme omgevingen, zoals die aanwezig zijn in de wanden en verschillende componenten van kernreactoren. Dus, het is essentieel om te begrijpen hoe defecten worden gecreëerd en zich gedragen in het materiaal in deze omgevingen.

Met dunne films van ijzer als model voor staal, het team gebruikte ionenbundels - atomen versneld in een laboratorium - om het soort schade na te bootsen dat in een reactor kan worden veroorzaakt.

Deze films bevatten een groot aantal holtes, of poriën in het materiaal. Het team gebruikte vervolgens een combinatie van positronen en elektronenmicroscopie om naar het materiaal voor en na de ionenstraalbeschadiging te kijken. Door karakteriseringstechnieken te combineren met positronen en elektronen, ze waren in staat om zowel zeer kleine als veel grotere defecten te ondervragen. specifiek, ze waren in staat om nieuwe mechanismen op te helderen waarbij de holtes die al in het materiaal aanwezig waren, de schade aanrichtten tijdens de botsingscascades.