Volume and electrical resistivity change in niobium after neutron irradiation at 4.6 K

Abstract

Pure niobium single crystals and wires were irradiated at 4.6 K by fast neutrons. Lattice parameter change Δa/a and resistivity change Δϱ were determined simultaneously at 4.2 and 9.2 K, respectively, and recovery was studied by an isochronal annealing program. The defect-specific ratio of both property changes was found to be (Δa/a)/Δϱ = (0.25 ± 0.015)× 103 (Ωem)−1. Using this result the volume change and resistivity change due to a Frenkel defect are discussed. For the recovery behaviour a model in analogy to that known for f.c.c. metals is given. The small differences in the recovery of lattice parameter and resistivity can be essentially interpreted by different impurity contents of the samples. Einkristalle und Widerstandsdrähte aus hochreinem Niob wurden bei 4,6 K mit schnellen Neutronen bestrahlt. Gitterparameteränderung Δa/a und Restwiderstandsänderung Δϱ wurden bei 4,2 bzw. 9,2 K bestimmt und die Erholung in einem isochronen Ausheilprogramm untersucht. Für das defektspezifische Verhältnis beider Eigenschaftsänderungen wurde (Δa/a)/Δϱ = (0,25 ± 0,015)×103 (Ωcm)−1 gefunden. Unter Verwendung dieses Ergebnisses werden die Volumenänderung und die Widerstandsänderung pro Frenkeldefekt diskutiert. Für das Erholungsverhalten wird ein Modell in Analogie zu dem für k.f.z. Metalle entwickelten angegeben. Die kleinen Unterschiede in der Erholung von Gitterparameter und Widerstand können dabei im wesentlichen durch den verschiedenen Verunreinigungsgehalt der Proben erklärt werden.