Single crystalline tungsten was irradiated by the medium-mass ion Si with 7.5 MeV and high mass-ion W with 20.3 MeV up to a calculated peak damage level of 0.04 dpa and 0.5 dpa. The obtained dislocation structure of the damage zone was investigated by transmission electron microscopy and systematically compared with each other. Bright-field kinematical images were taken under four different two-beam diffraction conditions g = −200, 020, −110, 110 close to the [100] zone axis. The observed damage depth and damage peak position is in good agreement with the SRIM calculated damage depth profiles. The dislocation structures were investigated at the region of the damage peak because there the damage levels are comparable. In both irradiations (Si and W), the dislocation structures were similar. At the low damage level of 0.04 dpa dislocation loops and dislocation-loop clusters were found. The size of the dislocation loops in the W-irradiated tungsten sample was up to 20% higher than for the Si-irradiated sample. At the high damage level of 0.5 dpa a dislocation network consisting of dislocation-loop chains and dislocation lines was found for both irradiations. The dislocation line density was about 12% higher for the W-irradiated sample. Through comparison of the damage zone to SRIM damage depth profiles it was found that the transition from dislocation loops and dislocation-loop clusters to an ordered dislocation network takes place at about 0.08–0.1 dpa. Despite the large differences in ion mass and irradiation energy the dislocation structures were very similar.
単結晶タングステンに、7.5 MeVの軽イオンSiおよび20.3 MeVの重イオンWを、計算されたピーク損傷量がそれぞれ0.04 dpaおよび0.5 dpaに達するまで照射した。得られた損傷領域の転位構造を透過型電子顕微鏡により調べ、系統的に比較した。明視野運動学像は、[100]晶帯軸に近い4つの異なる二波回折条件g = −200, 020, −110, 110の下で撮影された。観察された損傷深さおよび損傷ピーク位置は、SRIMによる計算損傷深さプロファイルと良好に一致した。転位構造は、両照射（SiおよびW）において、損傷ピーク領域で比較した。なぜなら、そこでは損傷量が同等だからである。低損傷量0.04 dpaでは、両照射ともに転位ループおよび転位ループクラスターが観察された。W照射タングステン試料における転位ループのサイズは、Si照射試料と比較して最大20%大きかった。高損傷量0.5 dpaでは、両照射ともに転位ループ鎖および転位線からなる転位網が形成された。転位線密度は、W照射試料においてSi照射試料よりも約12%高かった。損傷領域とSRIM損傷深さプロファイルとの比較を通じて、転位ループおよび転位ループクラスターから秩序だった転位網への遷移は、約0.08〜0.1 dpaで生じることが明らかになった。イオン質量および照射エネルギーの大きな違いにもかかわらず、転位構造は非常に類似していた。