Investigation of defect ordering in heavily irradiated metals by high- voltage electron microscopy

The development of radiation-induced contrast in Ag and Cu during heavy electron irradiation in a high-voltage electron microscope is investigated in the temperature range 20 to 394 K with particular attention to ordering phenomena. After fluences Φ of 1 MeV electrons of the order of magnitude 1026 to 1027 e− m−2 the following three regimes of irradiation temperatures Tirr can be distinguished in Cu. Tirr ⪅ 170 K (A): no ordering of visible defects (stacking-fault tetrahedra, dislocation loops) are observed. 170 K ⪅ Tirr ⪅ 350 K (B): ordering of stacking-fault tetrahedra in 〈100〉 directions, leading to simple cubic lattices at lower and to {100} walls at higher temperature. Tirr > 350 K (C): no visible radiation-induced contrast. In Ag the temperatures seperating the three regimes from each other are shifted towards lower temperatures by 20 K. In both metals the transition B/C is correlated with recovery stage III; there appears to be no correlation with recovery stage I, however. The observations are discussed in terms of self-organization associated with highly dissipative processes. In einem Hochsannungselektronenmikroskop wird der durch Elektronenbestrahlung hervorgerufene Kontrast im Temperaturbereich 20 bis 394 K insbesondere im Hinblick auf die Entstehung raumlich geordneter Strukturen untersucht. Nach integrierten Flusdichten von der Grosenordnung 1026 bis 1027 e− m−2 von 1 MeV-Elektronen konnen im Falle von Cu drei Temperaturbereiche unterschieden werden. Tirr ⪅ 170 K (A): es wird keine Ordnung der beobachteten Fehlstellen (Stapelfehlertetraeder, Versetzungsringe) beobachtet. 170 K ⪅ Tirr ⪅ 350 K (B): Stapelfehlertetraeder ordnen sich in regelmasiger Weise in 〈100〉-Richtungen an. Bei tieferen Temperaturen fuhrt dies zu einer Anordnung der Tetraeder in einem einfachen kubischen Gitter, bei hoheren Temperaturen zu {100}-Wanden von Tetraedern. Tirr > 350 K (C): Es wird kein durch die Bestrahlung hervorgerufener Kontrast beobachtet. In Ag sind die Ubergangstemperaturen zwischen den drei Bereichen um 20 K nach unten verschoben. In beiden Metallen ist der Ubergang B/C mit der Erholungsstufe III korreliert, hingegen zeigen die Beobachtungen keinerlei Korrelation mit der Erholungsstufe I. Die Befunde werden als Selbstorganisation in einem stark dissipativen System gedeutet.