质子、中子、电子、离子辐照有什么区别？ 第1页

差别还是蛮大的，电子辐照能量低，作用区域小，但好处是可以通过高压或者超高压tem实现原位观察。

离子辐照和质子辐照是一类，能量相对要高，dpa可以很高，操作起来也很容易，但是缺点在于作用深度不到1微米。多用来模拟中子辐照，但是问题在于现在深入研究表明模拟的程度很低。

中子辐照作用深度极大，所以辐照后可以测宏观力学性能变化。但是实验周期很长，还要考虑中子核反应带来的放射性，数据采集非常麻烦。

这几种不同类型的辐照，主要都是通过离位损伤（把原子撞离其正常位置）产生空位、间隙原子等晶体缺陷，进而影响材料宏观性能。几种辐照的主要区别在于缺陷产生的深度和形式。

电子辐照是最简单的。电子虽然带电荷，但是质量很轻，向其他原子的能量传递效率特别低，所以电子辐照产生离位损伤的阈值很高，一般在100keV以上。并且由于电子辐照由于能量传递效率低，一次一般只撞离一个原子，产生一对Frenkel缺陷对。

中子不带电，必须与原子核靠得很近才有相互作用，因此和原子的碰撞概率很低，平均自由程较大，穿透深度比较深，可以达到毫米甚至厘米级别，会引起材料整体上的肿胀、脆化等。当中子撞离某原子时，一般会赋予该初级离位原子（primary knock-on atom, PKA）较大的动能。由于这个初级离位原子是带电的，和其他原子的作用较强，碰撞概率自然就很高，会迅速碰撞其他原子，引发一个级联碰撞（cascade)，即在很小的范围（nm级别）内产生大量碰撞，从而产生集中分布的缺陷。

离子是带电的，与材料中的原子相互作用较强，因此在被材料慢化的快。一般来说离子辐照的损伤区域局限在表面微米级别，对块体的性质影响不大。

质子辐照其实就是氢离子辐照，辐照损伤上和普通离子辐照类似。但由于氢离子是最轻的离子，带电量也最小，碰撞时能量传递效率较低，因此辐照缺陷分布稍微深一些。另外，如果辐照剂量很大，滞留在材料中的氢元素会聚集在辐照缺陷内形成氢分子，引起很严重的表面起泡、脱落。

另外，中子辐照在核能领域是比较现实的问题，尽管三种辐照差别还是挺大的，但由于高能高通量的中子很难获得，学术界还是经常用电子、离子辐照来模拟中子辐照的效果。