Understanding the helium effects on the surface modifications of tungsten is of great interest and significance for developing plasma-facing materials. Our recent studies revealed that the ion irradiation of helium at room temperature produces 〈111〉-oriented surface grains in single-crystalline tungsten {100} and {110}, which may play an important role in the surface and subsurface evolutions of tungsten subjected to fusion-relevant service environments. Although the driving force for the formation of surface grains is well explained by ion channeling effect, the underlying formation mechanism remains unclear. In this work, we investigated the orientation relationship between irradiation-induced new surface grains and single-crystalline tungsten matrix. The experimental results of electron backscatter diffraction demonstrated that the formation of most 〈111〉-oriented surface grains in both helium-irradiated tungsten {100} or {110} can be regarded as the grain rotation of matrix around its in-plane 〈110〉 axis.
室温でのヘリウムイオン照射によるタングステン表面改質へのヘリウム効果の理解は、プラズマ対向材料の開発にとって重要かつ有意義である。我々の最近の研究では、室温でのヘリウムイオン照射が単結晶タングステン{100}および{110}面に〈111〉配向の表面粒を生成することが明らかになった。これらの表面粒は、核融合環境下でのタングステンの表面およびサブサーフェス進化において重要な役割を果たす可能性がある。表面粒の形成機構はイオンチャネリング効果によってよく説明されるが、その根本的な形成メカニズムは未だ明らかではない。本研究では、照射誘起された新たな表面粒と単結晶タングステン母相との間の配向関係を調査した。電子後方散乱回折の実験結果は、ヘリウム照射されたタングステン{100}および{110}面におけるほとんどの〈111〉配向表面粒の形成が、母相の面内〈110〉軸周りの回転として理解できることを示した。