Interaction ions lourds rapides - matière : transferts d'énergie et relaxation de la matière

Centre interdisciplinaire de recherches avec les ions lourds, laboratoire mixte CEA-CNRS, rue Claude-Bloch, BP 5133, 14040 Caen Cedex, France.

Résumé

Les phénomènes élémentaires de l'interaction des ions avec la matière ont beaucoup été étudiés, mais ce n'est que récemment que les modifications induites par les ions lourds rapides ont été décrites et que des modèles de création de défauts ont été affinés. Le défi posé par ces irradiations provient du caractère collectif des phénomènes mis en jeu qui résultent d'une forte densité locale d'ionisation et d'un important débit de dose. Les rendements de création de défauts vont, en général, être augmentés et dans certains cas, un désordre particulier va être induit tout le long du trajet de l'ion: une trace latente. Les particularités des interactions ions lourds rapides avec la matière seront présentées dans un premier temps, puis les modifications structurales de quelques matériaux seront décrites et finalement la description de quelques modèles permettant d’expliquer la création de l'endommagement sera abordée.

Abstract

We describe, in this paper, the interaction of swift heavy ions and matter. In a first part, the basic phenomena are presented, and we show that the extremely high local dose rate, as well as the density of ionization and the presence of multi-ionization, should be taken into account to explain the creation of the observed damage. In a second part, we give a description of the damage induced in non-radiolytic materials: the so-called latent tracks. In polymeric or biological materials, the damage has been less studied but also results from the extremely high density of energy released close to the ion path. Finally, we give some informations about the models which have been developed to explain the damage creation, namely, the Coulomb explosion, the thermal spike, and the exciton interaction.