Исследование воздействия электронного и гамма-облучения на свойства керамических ВТСП материалов на основе висмута и иттрия тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

л национальная академия наук беларуси

Институт физики твердого тела и полупроводников

УДК 538.945

ШЕШОЛКО Владимир Константинович

исследование воздействия электронного и гамма- облучения на свойства керамических втсп материалов на основе

висмута и иттрия

01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Минск, 1997

Работа выполнена в лаборатории радиационных воздействий Института физики твердого тела в полупроводников HAH Беларуси

Научные руководители: член - корреспондент HAH Беларуси

доктор технических наук, профессор Коршунов Ф.П.

кандидат физико-математических наук Макаренко Л.Ф.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Прищепа СЛ.

кандидат физико-математических наук Гололобов Е.М.

Оппонирующая организация: Инженерный центр "Плазмотег" НАНБ

Защита диссертации состоится 17 октября 1997 г. в 14 часов на заседании Совета по защите диссертаций ДО 1.06.01 Института физики твердого тела и полупроводников HAH Беларуси (220072, г.Минск, ул. П.Бровхи, 17).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики твердого тела и полупроводников АНБ.

Автореферат разослан "А - сентября 1997 года

Ученый секретарь Совета по защите д иссертаций доктор физ.-мат. наук

Федооок В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Актуальность исследования воздействия проникающей радиации на высокотемпературные сверхпроводники вытекает т требований, предъявляемых к данным материалам с точки зрения их практического применения. Предполагается, что они будут использоваться в магнитных системах термоядерных реакторов, электронных ускорителей, в электронных системах космических станций и др.. В процессе функционирования высокотемпературные сверхпроводящие устройства будут подвергаться воздействию быстрых нейтронов, жесткого гамма-излучения и различных заряженных частиц (электроны, протоны и т.д.), обладающих высокой энергией. Это требует изучения скоростей деградации высокотемпературных сверхпроводников под действием радиации.

Кроме того, радиация может быть использована как средство существенного улучшения параметров высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП). Ярким примером этого является существенное увеличение плотности критического тока в материалах, облученных нейтронами.

С точки зрения фундаментальных знаний, изучение свойств облученных высокотемпературных сверхпроводников даст нам информацию о дефектах, которые, являются одним из факторов, определяющих высокие критические температуры в сложных оксидах меди.

Все это привело к тому, что исследования воздействия радиации на ВТСП начались практически с момента открытия данного класса материалов.

Однако, из-за сложности кристаллической структуры, высокой физико-химической активности и влияния собственного разупорядочения данные по воздействию радиации на ВТСП сильно зависят как от условий облучения, так и от степени исходного совершенства материалов. Это приводит к необходимости систематических исследований основных факторов, влияющих на процессы радиационного дефектообразовапия.

Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы является исследование основных факторов (условия облучения, исходное совершенство материала ), влияющих на изменения

критических параметров ВТСП при облучении быстрыми электронами (Е = 4 МэВ) и гамма-квантами Со-60.

Для выполнения поставленной цели потребовалось провести следующие исследования:

1. Изучить поведение керамических ВТСП при облучении в различных атмосферах и при различных температурах.

2. Исследовать влияние примесных фаз и допирования на поведение ВТСП-матершшов при облучении.

3. Определить, какие элементы микроструктуры ВТСП-материалов играют решающую роль в процессах радиационного повреждения.

Связь работы с крупными научными программами.

Работа выполнялась в Институте физики твердого тела и полупроводников НАНБ по планам НИР "Сверхпроводимость-13" и проекта Фонда фундаментальных исследований РБ Ф42-132.

Научная новизна полученных результатов.

В процессе выполнения работы были получены результаты, обладающие научной новизной, которая заключается в следующем:

1. Установлено, что деградация транспортного критического тока в ВТСП-материалах В1(РЬ)2223 и У123, вызываемая гамма-облучением, проявляется при количестве смещений в материале на 2 порядка меньшем, чем при электронном облучении, что обусловлено влиянием радиациопно-стимулированных процессов в поле гамма-излучения.

2. Показано, что при облучении гамма-квантами Со-60 керамических материалов У123 в вакууме и кислороде деградация критического тока замедляется по сравнению с облучением на воздухе.

3. Установлено, что при дополнительной термообработке В1(РЬ)2223 и У123 материалов ускорение деградационных процессов при последующем облучении связано с образованием тетрафазы в У123 и 2212-фазы в В1(РЬ)2223.

4. При допировании иттрием и оловом керамических ВТСП В1(РЬ)2223 деградация критических параметров при гамма-облучении определяется изменениями микроструктуры этих соединений.

5. Показано, что вид зависимостей критического тока от внешнего магнитного поля ВТСП-материалов У123 и 1У(РЬ)2223 остается практически постоянным до доз порядка 1018 кв./см2 при облучении гамма-квантами Со-60.

Практическая значимость.

Определены пределы радиационной стойкости ВТСП У123 и 1Н(РЬ)2223 в зависимости от условий облучения и исходного совершенства таких соединений.

Полученные данные могут служить основой для создания ВТСП-материалов, обладающих повышенной устойчивостью к облучению.

Основные положопяя выносимые на занвггт.

1. Деградация критических параметров керамических ВТСП У123 и ВНРЬ)2223 при облучении гамма-квантами Со-60 с температурой облучения более 300К обусловлена процессами радиационно-стимулированной диффузии.

2. Радиационная стойкость керамических ВТСП на основе иттрия и висмута при облучении электронами и гамма-квантами определяется технологией приготовления данных материалов.

3. Радиациояно-стимулированные процессы протекают, в основном, в области меяаеренных границ, приводя к ускоренной деградации в первую очередь транспортный критический ток и увеличивая удельное сопротивление ВТСП-керамик в нормальном состоянии.

Личное участие авторам МО и разработке п^ложрний! изло-

женных в диссертации.

Конкретно лично автором были проведены измерения электрофизических

пяраме!ров высокотемпературных сверхпроводников У123 и В](РЬ)2223, облученных. быстрыми электронами (Е=4 МэВ) и гамма - квантами Со-60. Обработаны вольт-амперные и магнигополевые зависимости критического тока. Определено влияние примесных фаз и допирования на поведение ВТСП-материалов при облучении. Исследовано влияние атмосферы и температуры облучения на изменение электрофизических характеристик ВТСП при облучмпш.

Результаты были проанализированы совместно с научными руководителями. В работах, написаяных в соавторстве, автору принадлежат результаты и выводы, изложенные в диссертационной работе.

Апробация работы.

Результаты работы обсуждались на следующих конференциях и семинарах: Научно-технической конференции "Радиационная физика твердого тела" (Минск, 1989 г.), Международной конференции 'Эффекты сильного разупоря-дочеиия в ВТСП" (Свердловск, 1990 г.), конференции "Перспективные материалы твердотельной электроники" (Минск, 1990 г.), Международной конференции по высокотемпературной сверхпроводимости и эффектам локализации (Москва, 1991 г.), 14-ой Международной конференции по криогенной технике и криогенным материалам (Киев, 1992 г.), Международной конференции "Критические токи в высокотемпературных сверхпроводниках" (Вена, 1992 г.), 3-ей Всесоюзной конференции по физике высокотемпературных сверхпроводников (Харьков, 1991 г.), 1-ой Межгосударственной конференции "Материаловедение высокотемпературных сверхпроводников" (Харьков, 1993 г.), 3-ей Международной конференции по сверхпроводимости (Мюнхен, 1992 г.), 4-ом Международном семинаре по химии и технологии высокотемпературных сверхпроводников (Москва, 1995 г.), конференции "Взаимодействие излучения с твердым телом" (Минск, 1995 г.).

По материалам диссертации опубликовано 8 статей и 16 тезисов докладов.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованных источников. Объем диссертации составляет 98 страниц, в том числе 32 иллюстрации. Список использованных источников включает в себя 77 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулирована цель исследования. Показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе представлен обзор литературных данных, по влиянию облучения на структурные и электрофизические параметры высокотемпературных сверхпроводников.

Основной объем исследований выполнен при облучении, главным образом, ионами высоких энергий, протонами и реакторными нейтронами. Встречаются лишь отдельные работы по облучению электронами и гамма-квантами.

В подавляющем большинстве выполненных работ рассматриваются преимущественно вопросы образования смещений под действием облучения и их влияние на структуру и свойства ВТСП-материалов. Однако, в таких сложных соединениях, существенную роль могут играть радиационно-стимулированные процессы. Протекание этих процессов определяется как условиями облучения, так и качеством исходного материала. Поэтому в обзоре рассмотрены работы, в которых наблюдалось влияние некоторых факторов (замещение элементов, температура облучения, содержание кислорода) на изменение характеристик ВТСП в процессе облучения. Однако, из-за разнообразия материалов, использующихся в радиационных экспериментах (пленки, монокристаллы, керамика), полученных по различным технологиям, и видов облучения, трудно выделить основные факторы и условия, определяющие протекание раднадаонно-сгамулнрованных процесс« rs, что и определило цель исследования.

Во второй главе описаны объекты и методы исследования.

Синтез керамических образцов УВагСизОу проводился из порошка УгО}, CaO, BaCOj марки осч по обычной керамической технологи. Критическая температура перехода в сверхпроводящее состояние (Тс), определяемая по максимуму производной электросопротивления по температуре, составляла 92,7-92,9 К. Критический ток при 77 К составлял 300-500 А/см2 в пересчете на образцы с сечением токоведущей части 0,1x0,1 см2. Синтез образцов и их рентгенографические исследования проводились в ИФТТП НАНБ, в лаборатории физики высоких давлений.

В качестве исходных реагентов для синтеза образцов (Bi,Pb)2Sn>CaiCujOy (Bi(Pb)2223) использовались оксиды В1гОэ, СиО и PbjO« марок хч или чда и нитраты 8г(ЫОг)г и Ca(NOз)зх4НгО или карбонаты SrCOj и CaCOi марок ч или чда. Такие образны показывали начало сверхпроводящего перехода при ~ 120 К и нулевое сопротивление при 105-110 К. Плотность критического тока Jc при 77 К и 0 Т составила до 1500-1800А/см2.

Получение фазы В1(РЬ)2223 с частичным замещением РЬ и Си на Бп проводилось из оксидов В12Оз, РЬ304, йпО», СиО и нитратов Бг(Ж)з)2, Са(ЫОз)з х 4НгО. По данным рентгенографии, полученные образцы не являлись однофазными. Было обнаружено присутствие 2212-фазы и оловосодержащих, несверхпроводящих фаз. Наличие подобных примесей привело к снижению критических параметров в таких гетерогенных керамических структурах.

Кроме добавок олова, исследовались образцы В1(РЬ)2223 с добавками УгОз. В этих материалах также наблюдалось образование примесной 2212-фазы и других несверхпроводящих фаз. Синтез материалов на основе висмута проводился в ИОНХ НАНБ. Там же были проведены рентгенографические исследования этих материалов.

Измерения температурных зависимостей электрического сопротивления БЦТ) проводились стандартным четырехзондовым методом в интервале температур 77-300 К.

Критический ток 1С измерялся стандартным четырехзондовым методом и определялся как транспортный ток, при котором падение напряжения на потенциальных контактах не превышало 0.1 мкВ. Все измерения проводились при температуре жидкого азота как в нулевом внешнем магнитом поле, так и в полях до 1кЭ.

Облучение исследуемых образцов гамма-квантами проводилось на гамма-установке "Исследователь" с использованием радиоактивного изотопа кобальт-60 (Со-60) с энергией гамма-квантов 1.25 МэВ.

Облучение быстрыми электронами проводилось на линейном ускорителе ЭЛУ-4 с энергией электронов 4 МэВ.

В третьей главе рассмотрено влияние условий и вида облучения на изменения электрофизических параметров ВТСП.

Для сравнения эффективности облучения быстрыми электронами и гамма-квантами, была проведена оценка числа смещенных атомов, создаваемых данными видами облучения в материалах У123 и В»(РЬ)2223. Расчет показали, что облучение электронами (Е=4 МэВ) флюенсом 1017 с/си2 создает на порядок большее число первично-смещенных атомов, чем гамма-облучение флюенсом 1018 у/см2.

Тем не менее, полученные результаты показывают, что скорость деградации критических параметров при гамма-облучении значительно выше, чем при облучении электронами. Для В1 материала при электронном облучении не наблюдает-

ся изменения -1С вплоть до флюеисов 1x10" е/см2, а для У123 величина критического тока даже возрастает в данном интервале флюенсов. При гамма-облучении деградация 1С начинается уже с самых малых доз и составляет 15% для

В1(РЪ)2223 и 30% для У123 при флюенсе 4x10" у/см2. Причем скорость начального падения Зс выше для У123 керамики.

Облучение электронами однофазных материалов У123 и В1(РЬ)2223 не приводит к деградации Тс н р вплоть до фшоенса 3x1017 е/см2.

Анализ экспериментальных данных показывает, что гамма-облучение стимулирует диффузионные процессы, приводящие к деградации в первую очередь меж-леренных границ и, как следствие, уменьшению транспортного критического тока. Скорость протекания таких процессов замедляется с уменьшением температуры облучения. Так, при уменьшении температуры п гамма-установке с 80°С до 18°С скорость падения ]с с дозой облучения уменьшается в 2 раза. Необходимо отметить, что обычная термообработка без облучения исходных материалов У123 и В1(РЬ)2223 при температуре 80°С и продолжительностью сравнимой с временем выдержки в гамма-установке, не приводит к заметным изменениям величины транспортного критического тока. Только при увеличении температуры термообработки выше 100°С наблюдается уменьшение 1С, причем скорость такого уменьшит» сильно зависит от исходного качества исследуемых материалов, в частности, от наличия в них примесных фаз.

Следующий фактор, который необходимо учитывать при проведении экспериментов по облучению - атмосфера, в которой облучаются материалы. Для исследования влияния атмосферы облучения были проведены эксперименты по облучению керамических ВТСП на воздухе и в вакууме. Для всех вакуумированных образцов наблюдается замедление скорости дарадации -Гс с дозой облучения по сравнению с материалами облученными на воздухе. Результат взаимодействия атмосферы с материалом в процессе облучения наиболее сильно проявляется в области межзеренных грашщ, на что указывает значительное уменьшение транспортного критического тока при неизменной величине критической температуры Тс, определенной по максимуму производной сЖМТ.

В чггп1'хг10.:!1у1авс исследовано влияние исходного качества ВТОП-мятериялов на их поведение при облучении гамма-квантами Со-60.

Перед проведением экспериментов по облучению были исследованы характеристики исходных ВТСП-материалов. В частности, изучались зависимости 1С от геометрических размеров образцов. Установлено, что зависимость плотности транспортного критического тока от площади поперечного сечения в образцов У123 и В1(РЬ)2223 керамики обусловлена влиянием собственного магнитного поля транспортного тока на его критическую величину. Показано, что полученные зависимости 1с~ З-*0-3-0-3) для этих материалов определяются видом зависимости от внешнего магнитного поля.

Исследование зависимостей плотности критического тока I, от магнитного поля Н керамики У123 и В1(РЬ)2223 в интервале полей от 0 до 100 Э имеют вид

где За - плотность критического тока в нулевом внешнем магнитном поле, Н* -характеристическое поле, показатель степени т=1.5-2.0.

Вольт-амперные характеристики керамических У123 и В1(РЬ)2223 материалов описываются зависимостью вида

Е = Аа-1со)"

с показателем п=3 для В1(РЬ)2223 и п=2 для У123. Показатель степени п, как правило, уменьшается с увеличением внешнего магнитного поля в интервале 0-1000 Э.

Для исследования влияния примесных фаз на процессы радиационного де~ фектообразования, керамические ВТСЦ У123 и В1(РЬ)2223 были подвергнуты дополнительным термообработкам. Для У123 керамики с большой плотностью и улучшенными механическими свойствами, в процесс спекания была включена стадия отжига в кислороде при температурах 990-1020 °С е последующим мед ленным охлаждением. Плотность полученных таким образом образцов составляла 5.8-6.0 г/см1, критическая температура Тсо=92.5-92.8 К и плотность критического тока 250-350 А/см2. Какой либо деструкции образцов, приводящей к отклонению их состава от 123, при термообработке при таких высоких температурах даже после закалки не наблюдалось, а лишь фиксировался переход в этих условиях из орто-ромбической в тетрагональную фазу. Длительность данной стадии оказалась весьма критичной величиной, определяющей скорость деградации при гамма-облучении. При увеличении длительности термообработки стабильность образцов к гамма-облучению уменьшалась. Понижение стабильности материала наблюдалось также и при увеличении температуры отжига. Поскольку при такой

термообработке происходит образование тетрагональной фазы в У123, именно ее присутствием объясняется увеличение скорости деградации Зс в данном материале.

В исследованном интервале флюенсов гамма-квантов (0 - 10'8 у/си2), дня всех образцов сохраняется степенная зависимость критического тока от внешнего магнитного поля с показателем т=2. Лишь при достаточно сильном падении плотности критического тока наблюдается некоторое уменьшение т.

Для ВТСП керамики ВКРЬ)2223 наблюдается аналогичное влияние температуры отжига. Если уже синтезированные однофазные образцы подвергнуть термообработке в течение 2 часов при температуре 865°С, то на рентгеновских спектрах появляются дополнительные линии в области углов 2© ~ 5,7,23 и 25°, которые свидетельствуют об образовании фазы типа В123г2СаСи20у (2212-фаза) с критической температурой Тсо=85К. После такой обработки плотность критического тока при облучении гамма-квантами уменьшалась в два раза при флюенсе 4x10" у/см2. Такой же быстрый спад наблюдался у материалов в которых 2212-фаза оставалась после синтеза.

2223-фаза имеет узкую температурную область термодинамической стабильности. Так, если такой однофазный материал выдержать при температуре <800°С, то сверхпроводящая фаза распадается с образованием несверхпроводящей со структурой типа СагРЬОд. Однако, в образцах, содержащих примесные фазы данного типа, скорость деградации Л в процессе гамма-облучения оставалась пракптчески такой же как и в неходком материале.

При пересыщении однофазного материала ВКРЬ)2223 кислородом, может наблюдаться даже повышение критического тока при облучении гамма-квантамн. Это может указывать на то, что ускореш1ая диффузия атомов кислорода является причиной изменения критического тока в данных соединениях.

Аналогичные соотношения между деградационными свойствами указанных материалов проявляются и при исследовании дозовых зависимостей критической температуры Т<д. Для однофазных материалов не было обнаружено заметной деградации этой величины вплоть до флюенса гамма-квантов 1х1018 см-2. Материалы, содержащие примесную фазу 2212 которая оставалась после синтеза, или вводилась путем допотштелыюй термообработки, показали значительно более высокую скорость уменьшения ТсО- Присутствие примесной фазы типа

СагРЬСЫ, несмотря на уменьшение исходного значения Тсо и увеличение ДТС, не привело к ухудшению деградационных характеристик В1(РЬ)2223.

Изменение исходного качества материалов производилось также путем допирования Ш(РЬ)2223 иттрием и оловом. Введение примесей приводит к появлению в ВТСП В1(РЬ)2223 примесных фаз. Основной примесной фазой при этом является фаза В1(РЬ)2212. Появлением этой фазы обусловлено понижение Тсой 1с в исходных образцах. При этом Тсо =85К в образцах, содержащих иттрий является критической температурой фазы ВЦРЬ)2212 и скорость ее изменения с ростом дозы гамма-облучения отражает прежде всего деградацию сверхпроводимости именно этой фазы. С ростом дозы облучения ри Т, изменяются со значительно большей скоростью, чем в исходном практически однофазном материале. То есть, введение иттрия привело не только к ухудшению критических параметров ВТСП-матернада, но и к значительному ухудшению его стабильности к воздействию радиации. Анализ экспериментальных данных показан, что причиной этого является сильно гетерогенная структура иттрий-содержащего материала, результатом чего является образование новых межфазных границ, которые служат стоком радиационных дефектов.

Введение олова не привело к столь существенному изменению радиационной стабильности, как в случае введения иттрия. Хотя и скорость падения Тс с ростом дозы облучения несколько выше, чем в нелегированном материале, скорость роста удельного сопротивления ёрМГ остается на прежнем уровне . Не прослеживается также влияние концентрации олова и вида замещаемого катиона (свинец или медь) на скорость деградации. В то же время доля фазы В1(РЬ)2212 в этих материалах значительно выше, чем в материалах, легированных иттрием.

Допирование исходных образцов ВТСП В1(РЬ)2223 иттрием и оловом оказывает существенное влияние на поведение транспортного критического тока при облучении этих материалов.

Полученные результаты показывают, что наиболее значительное влияние на уменьшение при гамма-облучении оказывает добавление иттрия. Причем, добавки даже порядка 1 вес.% приводят к деградации 1с на 20% при флюенсе гамма-квантов 2х1017 см-2 . А увеличение таких добавок до 2 вес.%, снижает 1С в исходных образцах до 10 А/см2 и приводит к деградации этого критического тока в 2 раза при потоке гамма-квантов 2x10" см-2.

Дня материалов, датированных оловом, деградация критического тока при облучении выражена значительно слабее. Наименьшая скорость деградации 1с наблюдается при замещении оловом свинца . Причем, даже увеличение концентрации ошва, приводящее к уменьшению исходного значения критического тока до 2.6 Л/см2, не ведет к усилению деградациошплх процессов в данных материалах при облучении. Более значительный эффект наблюдается при замещении оловом меди. Анализ полученных результатов показывает, что на процессы деградации влияет в первую очередь не структура, а микроструктура ВТСП-материалов. Наиболее быстро происходит изменение свойств межзерепных и межфазных границ при облучении.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что уменьшение плотности транспортного критического тока 1С практически однофазных ВТСП-материалов на основе иттрия и висмута при облучении электронами (Е = 4 МэВ) начинается с доз порядка 1.5x10" эл./см2, в то время как критическая температура Тс и удельное сопротивление не изменяются до доз ~ 1018 эл./см2.

2. Установлено, что снижение величины транспортного критического тока ВТСП-материалов на основе иттрия и висмута при облучении гамма-квантами Со-60 начинает проявляться с доз 2х Ю17 кв./см2 и возрастает с увеличением температуры облучения.

3. Определено, что деградация критических параметров ВТСП-материалов на основе иттрия и висмута, вызываемая гамма-облучением, проявляется при количестве смещений в материале на 2 порядка меньшем, чем при электроппом облучении, что обусловлено влиянием раднационно-стимулированных процессов в сильном у - поле.

4. Установлено, что транспортный критический ток и удельное сопротивление

керамических У123 сверхпроводников при облучении гамма-квантами в вакууме деградируют в 2-3 раза медленнее, чем при облучении на воздухе. Это свидетельствует о том, что облучение стимулирует процессы взаимодействия атмосфе-

ры и ВТСП-материала, приводящие к деградации в первую очередь свойств границ зерен.

5. При изменении исходного совершенства ВТСП-материалов путем дополнительной термообработки показано, что наиболее существенное влияние на скорость деградации этих материалов при облучении гамма-квантами Со-60 оказывает присутствие тетрафазы в Y123 и 2212-фазы в Bi(Pb)2223 сверхпроводниках.

Некоторые примесные фазы не влияют на деградационные характеристики ВТСП соединений. Примером может служить СагРЬ04 фаза в Bi(Pb)2223.

6. Эксперименты по облучению керамических ВТСП Bi(Pb)2223 допировшшых иттрием и оловом показали, что деградация таких соединений в процессе облучения определяется не только наличием примесных фаз, но и микроструктурой этих материалов.

7. Установлено, что зависимость плотности транспортного критического тока Jc от площади поперечного сечения S образцов Y123 и Bi(Pb)2223 керамики обусловлена влиянием собственного магнитного поля транспортного тока на его критическую величину. Показано, что полученные зависимости Jt~ S"^-3-0-5) для этих материалов определяются видом зависимости Jc от внешнего магнитного поля.

8. Установлено, что зависимости плотности критического тока Jc от магнитного поля Н керамики У123и Bi(Pb)2223 в интервале долей от 0 до 100 Э имеют вид

JC(H) = Jc0 / (1+(ШЫ*)>^

с показателем т= 1.5-2.0. При облучении гамма-квантами Со-60 величина m остается постоянной или имеет тенденцию к слабому уменьшению.

Основные результаты опубликованы в следующих работах:

1. Коршунов Ф.П., Маркевич В.П., Шешолко В.К., Самонов С.М., Акимов А.И., Макаренко Л.Ф. О факторах, влияющих на скорость деградации керамики УВагСщОу при облучении гамма-квантами Со-60. И Весщ АН БССР. Сер. фЬ.-мат. навук. - 1990. - N4. - С. 55-59.

2. Жабко Т.Е., Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Опехнович Н.М., Пашков-ский О.И., Шешолко В.К., Янович В.Д. О влиянии размеров образца на пове-

депие критического тока сверхпроводящей керамики УВагСизО-б. // Веав АН БССР. Сер. фи.-мат. навук. - 1990. - N2. - С. 34-36.

3. Маркевич В.П., Шешолко В.К., Самонов С.М., Акимов А.И. Изменение сверхпроводящих свойств керамики Y-Ba-Cu-O после облучения гамма-квантами Со-60 И Рад. фиэ. та. тела. Тез. докл. - Минск, 1989. - С. 17-18.

4. Жабко Т.Е., Макаренко Л.Ф., Олехнович Н.М., Пялпсовасий О.И., Шешолко

B.К., Янович В.Д. Деградация критического тока керамики под действием облучения. Н Рад. фго. тв. тела. Тез. докл. - Минск, 1989. - С. 18-19.

5. Zhabko Т.Е., Korshunov P.P., Makarenko L.F., Markevich V.P., Olekhnovich N.M., Oriova N.S., Pashkovskii O.I., Shesholko V.K., Yanovich V.D. Effect of heat treatment conditions and radiation of light particles on the thermal and electrical properties of YBaiCuiOy H Froc. Int. Conf. "EfFccts of strong disordering in HTSC." - Sverdlovsk-Zarechny, 1990. - P. 379-381.

6. Korshunov F.P., Oatalskii O.V., Oatalskaya V.I.,Olekhnovich N.M., Shesholko V.K., Makarenko L.F. Effect of gamma and electron irradiation on high-temperature superconductors. // Proc. Int Conf. "Effects of strong disordering in HTSC." - Sverdlovsk-Zarechny, 1990. - P. 175-184.

7. Жабко Т.Е., Коршунов Ф.П., Кургсгович Н.Ф., Макаренко Л.Ф., Олехновнч II.М., Орлова Н.С., Пашковский О.И., Шешолко В.К., Янович В.Д. Воздействие гамма - облучения на критические пара метры и структурные характеристики высокотемпературного сверх проводника YBajCusO,. Н Сб. тез. докл. конф. "Перспективн. матер, твердотельн. электрон." - Минск, 1990. - С. ПО.

8. Коршунов Ф.И., Макаренко Л.Ф., Коношок И.Ф., Махнач Л.В., Самонов

C.М., Шешолко В.К. Исследование влияния технологических факторов на радиационную стойкость сверхпроводника Bi(Pb)SrCaCuO. // Сб. тез. докл. конф. "Перспективн. матер, твердотельн. электрон." - Минск, 1990. - С. 110.

9. Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Олехнович Н.М., Пашковский О.И., Шешолко В.К., Янович В.Д. Влияние облучения гамма-квантами 60Со на критический ток керамики УВагСизОу. // Сверхпроводимость: физика, химия, техника. - 1991. - Т.4, N2. - С. 361-366.

10. Zhabko Т.Е., Korshunov F.P., Makarenko L.F., Olekhnovich N.M., Pashkovskii O.I., Shesholko V.K., Yanovich V.D. Variation of the critical current of the high-temperature superconducting ceramics УВагСизО?^ depending on the

cross-section of the sample and on the magnetic field. // Abstr. Int. Conf. on High-temp. Supercond. and Localiz. Phenom.. - 11-15 May, 1991. - Moscow. M16.

11. Makarenko L.F., Ourinovich V.A., Korshunov F.P., Shesholko V.K., Kononyuk I.F. and Lomonosov V.A. Effects of gamma-ray irradiation and annealing on ceramic Y-Ba-Cu-O and Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O superconductors. II Abstr. 14й1 Int. Cryogenic Engineering Conference and Int. Cryogenic Materials Conference. - June 8-12, 1992, Kiev. - MC-EP59.

12. Makarenko L.F., Korshunov F.P., Shesholko V.K., Kononyuk I.F. Degradation of transport critical currents in Y-Ba-Cu-O and Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O ceramics ander Co-60 gamma-irradiation. // Abstr. Int: Conf. "Critical currents in high Tc superconductors."- April 22-24, 1992, Technical University of Vienna, Austria.

13. Коршунов Ф.П., Кононкж И.Ф., Махнач Л.В., Самонов С.М., Шешолко В.К., Макаренко Л.Ф. Влияние технологических факторов на радиационную стойкость сверхпроводника Bi(Pb)2223. И Becui АН БССР. Сер. фй.-мат. навук. -1991.-N3.-С. 57-60.

14. Жабко Т.Е., Курилович Н.Ф., Макаренко Л.Ф., Олехнович Н.М., Орлова Н.С., Пашковский О.И., Шешолко В.К., Янович В.Д. Изменение критических параметров и структурных характеристик высокотемпературного сверхпроводника YBaiCujO, под действием у -облучения. // Весщ АН БССР. Сер. фо.-мат. навук. - 1991. - N3. - С. 64-66.

15. Макаренко Л.Ф., Коршунов Ф.П., Шешолко В.К., Кононкж И.Ф., Ломоносов В.А. Исследование деградации керамического сверхпроводника (Bi.Pb^CajSriCujOy при гамма - облучении. II Сверхпроводимость: физика, химия, техника. - 1991. - Т.4, N12. - С. 2243-2249.

16. Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Шешолко В.К., Кононюк И.Ф., Махнач Л.В., Олехнович Н.М., Пашковский О.И., Янович В.Д. Стимулированная гамма- облучением деградация керамических Y123- и Bi(Pb)2223- сверхпроводников // Весщ АН БССР. Сер. фЬ.-мат. навук. - 1992. - N1. - С. 55-59.

17. Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Шешолко В.К., Копонюк И.Ф., Махнач Л.В., Олехнович Н.М., Пашковский О.И., Янович В.Д. Стимулированная гамма - облучением деградация керамических Y123- и Bi(Pb)2223- сверхпроводников // Сб. тез. докл. III-ей Всесоюзной конф. по физике высокотемпературных сверхпроводников. Харьков, 14-18 апреля, 1991. - Харьков, 1991. - Т.4. -С. 1.ТХ36.

18. Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Шешолко В.К., Стрелюхина Н.Е., Коно-нюк И.Ф. Сравнение деградации критического тока итгриевой и висмутовой керамики под действием облучения гамма - квантами // Материалы I Межгосу-

дарственнной конференции "Материаловедяше высокотемпературных сверхпроводников." - 1993, Харьков. - Т.З. - С. 123.

19. Коношок И.Ф., Толочко С.П., Ломоносов В.А., Вашук В.В., Шешолко В.К., Махнач Л.В. Стабильность и деградация высокотемпературного сверхпровод-ника(Bi,Pb)2Sr2Ca2CujOy. //Там же, Т.З.-С. 131.

20. Коршунов Ф.П., Макаренко Л.Ф., Шешолко В.К., Cipeлюхина Н.Е., Коношок И.Ф. Вольт-амперные и мапштополевые зависимости керамических сверхпроводников Y-Ba-Cu-O и (Bi,Pb)-Si-Ca-Cu-0. // Весщ АНБ. Сер. ф13. мат. навук. - 1994. - N2. - С. 84-87.

21. Makarenko L.F., Gurinovich V.A., Korshunov F.P., Shesholko V.К., Kononiuk I.F., Lomonosov V.A. Garama-ray irradialion and annealing effects on transport properties of Bi(Pb)-2223 superconductor. // Abstr. IV Intern. Workshop on Chemistry and Technology of High-Temperature Superconductors. - Moscow, October 7-12, 1995. - P-26.

22. Korshunov F.P., Shesholko V.K., Gurinovich V.A., Makarenko L.F., Kononiuk I.F. Degradation of undoped and doped Bi(Pb)2223 superconductor under gamma-ray irradiation. // Abstr. IV Intern. Workshop on Chemistry and Technology of High-Temperature Superconductors. - Moscow, October 7-12, 1995. -P-25.

23. Коршунов Ф.П., Шешолко В.К., Гуриновнч В.А., Макаренко Л.Ф., Кононюк И.Ф. Влияние электронного и гамма- облучения на транспортный критический ток высокотемпературных сверх1гроводнгосов и Y123 Bi(Pb)2223. // Сб. тез. конф. "Взаимодействие излучений с твердым телом." - Минск, 16-19 октября 1995. - С. 78.

24. Makarenko L.F., Gurinovich V.A., Korshunov F.P., Shesholko V.K., Kononiuk I.F., Lomonosov V.A. Gamma-ray and electron irradiation experiments on Bi(Pb)-2223 superconductor. // Abstr. MRS Fall Meeting. -

Nov. 27 - Dec.l, 1995, Boston, Massachusetts, USA. - P. 197.

РЕЗЮМЕ

Шешолко Владимир Константинович "Исследование воздействия электронного и гамма- облучения на свойства керамических ВТСП материалов на основе висмута и иттрия"

Ключевые слова: высокотемпературная сверхпроводимость, У123, В1(РЬ)2223, керамика, критический ток, критическая температура, гамма-облучение, электронное облучение.

В работе исследованы основные факторы, определяющие изменения транспортного критического тока (Лс) и критической температуры (Тс) ВТСП материалов при облучении электронами (Е=4 МэВ) и гамма-квантами Со-60. Исследовались керамические материалы УВагСщО?.* и (Вц.хРЬ^ЭгчСагСигОу с различным исходным составом, с примесными фазами, ВТСП с замещенными катионами.

Определено, что деградация критических параметров ВТСП-материалов на основе иприя и висмута, вызываемая гамма-облучением, проявляется при количестве смещений в материале на 2 порядка меньшем, чем при электронном облучении, что обусловлено влиянием радаационно-стимулированных процессов в сильном у - поле.

Установлено, что уменьшение температуры облучения, также как и вакууми-ровшгас облучаемых образцов, замедляют деградационные процессы при гамма-облучении.

Показано, что наибольшее влияние на скорость деградации ^с и Тс при облучении гамма-квантами оказывает наличие тезрафазы в У123 и (2212)-фазы в В1(РЪ)2223 керамике.

Исследованы зависимости критического тока от магнитного поля и вольт-омперыые характеристики ВТСП материалов У123 и В1(РЬ)2223.

Полученные данные могут служить основой для создания ВТСП-материалов, обладающих повышенной устойчивостью к облучению.

SUMMARY

Shesholko Vladimir Konstantinovich "Investigation of influence of electron and gamma- irradiation on the properties of ceramic HTSC materials on the base of bismuth and yttrium."

Key words: high-temperature superconductivity, Y123, Bi(Pb)2223, ceramics, critical current, critical temperature, gamma- irradiation, electron irradiation.

In the work the main factors determining the changes of transport critical current (Jc) and critical temperature (Tc) of HTSC materials at electron (E=4 MeV) and gamma (Co-60) Irradiation have been investigated. Ceramic materials YBa2Cu307., and (Bi|. ,n5,)/SrzCa2CujOy with different initial compositions, impurity phases, as well as with replaced cations have been investigated.

It is revealed, that the degradation of critical parameters of based on bismuth and yttrium HTSC materials, at gamma-irradiation, occurs at displacements quantity of 2 order less, than at electron irradiation. The radiation-enhanced processes in a strong y-field are found to be responsible for this phenomenon.

It is established, that the reduction of temperature of irradiation, as well as the vacuuming of samples irradiated, is slowed down the degradation processes at gamma-ray irradiation.

It is shown, that the presence of tetragonal phase in Y123 and (2212)-phase in Bi(Pb)2223 ceramics alfects mostly the rate of degradation Jr and rc at gamma- irradiation.

Magnetic field dependencies of critical current and current-voltage characteristics of HTSC materials Y123 and Bi(Pb)2223 have been investigated.

The received data can form the basis for creation of HTSC-materials, having increased stability to irradiation.

РЭЗЮМЭ

Шэшолка Улвдз1М1р Канстаптшаыч "Даследаванне уплыву элсктоннага 1 гамма- апрамянення на уласцшасщ керам1чных ВТЗП на аснове бкмута 1 прыю."

Ключавыя словы: высокатэмиературная звышлраводнасць, У123, В1(РЬ)2223, ке-рамнса, крьпычны ток, крьгтычная тэмпература, гамма- апрамяненне, электониае апрамяненне.

У рабоцс даследаваны асноуныя фактары, яюя вызначаюць змяненш тран-спартнага крьпычнага току (Дс) 1 крытычнай тэмпературы (Тс) ВТЗП матэрыяла^ пры апрамянснш электронам! (Е=4 МэВ) I гамма-квантам! Со-60. Даследавалгся керамичныя матэрыялы УВагСизО?.* 1 (В11.„РЬх^ггСагСизОу з розным зьтщшм складам, з дамешкавьии фазам!, ВТЗП з замешчаньиы катыснам!.

Вызначана, што юградацыя крытычных параметра? ВТЗП-матэрыялау на аснове прыю 1 бкмута, выктканая гамма-апрамяненнем, праяуляецда пры коль-касщ зрухау $ матзрыяле на 2 парадка менш, чьш пры электронным апрамянент, што абумо^лена ушп.гвам радыяцьана-сгымуляваиых працэсау у модным у-поле.

Усталяванна, што змяныюнне тэмпературы апрамянення, таксама як 1 ваку-ум!рованне апрамяняемых узорау, змяныпаюць доградацыйныя працэсы пры гамма-апрамяненш.

Паказана, што наиболмпы уплыу на хуткасць даградацьн »Тс пры апрамя-нешй гамма-квшггам! аказвае наяунасць татрафазы У123 1 (2212)-фазы у В1(РЬ)2223 керамщы.

Даследаваны залежнасщ крьпычнага току ад магштнага полю 1 вольт-ампсрныя характарыстым ВТЗП матэрыялау У123 \ В1(РЬ)2223.

Атрыманыя дадзеныя могуць служьщь асноваи стварэшш ВТЗП-матэрыялау, абладаючых павышанай устойшвасцю да апрамянення.