[论文解读] Monitoring of structural changes in materials under the exposure of ionization radiation using a vibrating wire

S. G. Arutunian, N. M. Manukyan+9 more|arXiv (Cornell University)|Jan 12, 2026

Material Properties and Failure Mechanisms被引用 0

一句话总结

该论文表明，使用X射线（100–165 keV）和18 MeV质子辐照不锈钢丝会改变丝的固有频率，在质子照射下出现不可逆的频率偏移，并通过X射线衍射分析了结构变化。

ABSTRACT

Ionizing radiation (X-rays, proton beams) causes structural changes in materials. If a vibrating metallic wire is subjected to such radiation, the natural frequency of the wire is affected as a result of changes in the elastic characteristics of the material. This paper presents the results of experiments on the impact of X-ray radiation in the range of 100-165 keV and a proton beam with energy 18 MeV on the structure of stainless steel wire. In case of proton irradiation an irreversible change in the wire frequency was observed, which indicated residual changes in the structure of the wire material. X-ray diffractometry methods were used to analyze the structural changes.

研究动机与目标

• 研究电离辐射如何通过振动丝设置影响材料的弹性性质。
• 量化在X射线和质子照射下不锈钢丝的自然频率变化。
• 利用X射线衍射分析辐射引起的丝材料结构变化。

提出的方法

• 将不锈钢丝暴露于100–165 keV范围的X射线辐射和18 MeV质子束。
• 以丝的自然频率变化作为弹性性质改变的探针进行监测。
• 利用X射线衍射分析结构变化，以将频率偏移与材料变化相关联。
• 比较X射线照射与质子照射下的可逆与不可逆频率变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 X射线和质子照射是否会在振动丝的自然频率上产生可测量的变化？
• RQ2 在照射过程中的频率变化是否可逆，以及它们与潜在的结构变化有何关系？
• RQ3 通过X射线衍射观测到的结构变化与所观察到的频率偏移之间有何关联？

主要发现

• 质子照射导致丝频率的不可逆变化，表明存在残留的结构变化。
• 在所测试范围内，X射线照射引起频率变化，利用衍射分析来研究潜在的结构。
• 研究展示了辐射暴露与丝材料弹性特性修改之间的联系。
• 分析表明可检测的结构变化与照射过程中观察到的频率偏移相对应。