TENUE SOUS IRRADIATION DE SUPERMIROIRS POUR GUIDES DE NEUTRONS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1997

TENUE SOUS IRRADIATION DE SUPERMIROIRS POUR GUIDES DE NEUTRONS

Résumé

The aim of this work is to study the aging of NiCx/Ti supermirror multilayers used in neutron guides under thermal neutron irradiation. These multilayers allow an increase of the apparent critical angle of total reflection by creating constructive interferences. Neutrons fluxes are thus increased in neutron guides made with a supermirror coating. Thin films of one and ten bilayers have been deposited on a silicon and a borosilicate glass substrate. We have then studied the evolution of their optical, structural and mechanical properties after irradiation and annealing. After irradiation, a decrease in neutron reflectivity has been observed, due to the interdiffusion of both materials : this phenomenon was particularly important in the coatings deposited on a glass substrate. X-ray diffraction and X-ray absorption spectroscopy have shown that the structural evolutions of both nickel and titanium do not depend on the substrate. Nickel layers remain face-centered cubic after treatment, whereas the initially hexagonal closed-packed titanium becomes face-centered cubic with a texture in the [111] direction. This phase transformation has been attributed to the formation of a TiH compound containing as much as 50% hydrogen. Despite these structural changes, stress relaxation has occurred after irradiation in our layers. On the contrary, the mean stress that we have determined in previous samples, elaborated in another laboratory, has increased after irradiation. Comparison of both results shows that stress evolution is linked to the deposition conditions. As stress remains almost unchanged after annealing, we may conclude that only irradiation defects, and not heating, lead to stress evolution. Our samples being very similar to real neutron guides, we can extend the results we have obtained in this work to real supermirrors.
Ce travail porte sur le vieillissement sous irradiation aux neutrons thermiques de multicouches supermiroirs NiCx/Ti pour guides de neutrons. Ces multicouches permettent d'augmenter artificiellement la valeur de l'angle critique apparent de réflexion totale, et donc la transmission des guides, en créant des interférences constructives. Nous avons élaboré des dépôts de une et dix bicouches sur des substrats de verre boré et de silicium, puis avons étudié l'évolution de leurs propriétés optique, structurale et mécanique après irradiations et recuits. Après irradiation, nous constatons par réflectivité de neutrons une baisse de la réflectivité due à une interdiffusion entre les deux matériaux plus importante dans les dépôts sur verre. La caractérisation des systèmes par diffraction X et spectroscopie d'absorption X montre que l'évolution de la microstructure du nickel et du titane est indépendante de la nature du substrat. Le nickel conserve sa phase cristalline cubique à faces centrées après irradiation. En revanche, le titane initialement hexagonal compact devient cubique à faces centrées avec une texture d'axe [111]. Cette transformation de phase a été attribuée à la formation d'un composé TiH avec une teneur en hydrogène parfois proche de 50%. Malgré ces changements structuraux, nous avons observé après irradiation une relaxation de la contrainte moyenne dans les couches de nickel. La comparaison avec la contrainte déterminée dans des échantillons similaires, mais préparés dans un autre laboratoire, montre que l'évolution de la contrainte est liée aux conditions de dépôt. La variation de la contrainte dans les échantillons recuits étant minime par rapport à celle déterminée dans les échantillons de référence, nous concluons que l'évolution de la contrainte est due aux dégâts d'irradiation et non à la température. Ces échantillons étant très proches des guides réels, nous pouvons étendre les résultats de cette étude aux supermiroirs réels.
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Dates et versions

tel-00229746 , version 1 (31-01-2008)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00229746 , version 1

Citer

Kalyana N'Guy-Maréchal. TENUE SOUS IRRADIATION DE SUPERMIROIRS POUR GUIDES DE NEUTRONS. Physique [physics]. Université Paris Sud - Paris XI, 1997. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00229746⟩
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