在核能發電盛行的年代，核反應器裡的金屬外殼每天承受大量粒子撞擊，久了容易變質、甚至腫脹壞掉，影響安全。但要等材料在反應爐裡自然老化實在太慢了，中央研究院院士、清華大學前校長陳力俊在 UCLA 攻讀與研究期間，決定用高能量粒子替材料「快轉做模擬考」。這條路走起來並不容易：他得自己挽起袖子設計能加熱又散熱的特製底座、打造大型真空工作站，還得雇卡車把龐大的儀器載去別所大學借用加速器。
核能時代的材料課題
美國在一九七○年代仍是核能發電領先國。核電廠中核反應器在運作時，產生的中子與反應器的金屬材料外殼作用，造成輻射損傷，甚至腫脹(Swelling)，會危及核電廠安全，因此研究核能材料的輻射損傷是一個重要而實用的課題。
由於中子與材料作用較弱，因此常用其他粒子照射來做加速模擬研究，我用過的粒子包括氮離子與鎳離子，材料則為各種鎳基材料，如純鎳、鎳－鋁合金與鎳－鈦合金。
加速器前的粒子照射
粒子照射需要用到加速器，在研究規劃時即接洽好使用加州州立大學洛杉磯分校 (California State University, Los Angeles, CSULA)物理系的4 MeV加速器。該校位於洛杉磯的東部，與UCLA車程約需半小時，有高速公路相通，還算方便。
CSULA的加速器，只能用於加速氣體原子核，在考慮與材料作用強度以及惰性下，選擇使用氮粒子照射；同時因得知遠在芝加哥的阿崗國立研究所 (Argonne National Laboratory)內3.5 MeV加速器可產生鎳粒子，也曾偕試片遠赴芝加哥，進行鎳粒子照射的實驗。
為粒子照射搭起工作站
接應CSULA加速器產生的粒子，須自己製備一工作站。主體是一個十字形的真空腔，一端可接加速器，另一端則是試片基座，上接鉛玻璃覆蓋的觀察口 (Viewport)，下連真空系統。我到UCLA後，最先的工作就是設計試片基座。
由於模擬實驗需要將試片加熱到一定溫度，所以試片基座內部須焊有加熱線圈，另一方面，因試片經高能量粒子照射後表面會升溫，為避免過熱，又須在接近表面設計冷卻水管線，設計完畢後，各部件交由UCLA機械工廠以及外包廠商製作，再與工作站的真空系統整合，這時在柏克萊使用電鏡學到的真空系統實務發揮了大用。
夜間實驗裡的真空考驗
粒子照射工作站在UCLA研究室測試完成後，由於體積龐大，須雇一卡車運送到CSULA。工作站裝有推輪，所以在排定使用時間，可移動到加速器特定管線前上線。
在CSULA使用加速器，要配合其開放時程，往往要在夜間，甚至深夜。很感謝操作員戴維斯 (Wesley Davis)全力協助，實驗能有相當的進展。戴維斯有物理碩士學位，能幹而友善，令人懷念。
在CSULA進行實驗期間，曾因工作站可達真空狀態不理想，歸因於內壁遭到汙染，決定清洗內壁，但其後真空居高不下，想盡可能原因，設法改善都無效，實驗也必須停擺，困擾了相當一段時間，直到有一天早上，接到戴維斯的電話，真空突然達到可用範圍，有如喜從天降，也了解到清洗泵浦時，內壁吸附氣體，需要一段時間才能抽乾。這種經驗對我到清華工作後，歷年使用到多種真空設備極為珍貴。
由於加速器換離子源以及排程，通常進行粒子照射都是連續幾天，有一回大概一週左右，每天中午都在附近麥當勞速食店用餐打發，連續幾天下來，體會到吃膩的感覺，有很長一陣子，都避麥當勞而遠之。
電鏡下的材料缺陷研究
UCLA材料系的設備中，有一120 KeV的穿透式電鏡，雖不如在柏克萊的先進電鏡設備犀利，但頗實用。同時由於電鏡是由日本電子 (Japan Electron Optics Laboratory Co., Ltd., JEOL)製造，也因此得與日本電子製造的各型電鏡結緣，長達五十年之久。
經過照射的鎳基試片，會產生各種晶格缺陷，而且非常多樣化，對電鏡專家而言，可謂一片沃土，是難得觀察與分析的機會。這些缺陷除常見的一維缺陷差排與二維缺陷疊差外，還包括單層差排環與多層差排環。另有三維缺陷空洞、樹枝狀成長空洞以及空洞的有序排列等，將各種缺陷看透透，同時累積了分析經驗，對日後教學研究，有很大的幫助。
由於研究須從安裝照射粒子設備開始，有具體成果發表，約在一年半後。隨後共發表了五篇相關論文，有相當分量，算是交出不錯的成績單，可謂功不唐捐。
