p,p p y g · 0 10 203040 0.96 E (keV) Zakalené slitiny Fe-Al – m ěření na svazku pomalých...

Svazek pomalých pozitronů

moderované pozitrony

• pozitrony emitované b+ zářičem

• pravděpodobnost, že pozitron pronikne do hloubky z zezP

MeV

cmg16cm

4.1

max

31

E

MeV545.0max E

– hustota materiálu

(pro 22Na)

• střední hloubka průniku

1

0

dzzPz

Příklad:

Mg: -1 =154 mm

Al: -1 = 99 mm

Cu: -1 = 30 mm

Moderátor pozitronů

Výstupní práce pozitronu materiál f+

Al (100) -0.16(3)

Al (111) 0.065(3)

Cr (100) -1.76(5)

W (100) -3.0(1)

W (110) -3.0(2)

Ne 0.61(1)

Ar 1.55(5)


některé geometrie moderátorů pozitronů

zpětný rozptyl horizontální desky transmisní geometrie

účinnost moderátoru:

incident

dthermalize

N

N


některé geometrie moderátorů pozitronů

zpětný rozptyl horizontální desky transmisní geometrie


incident

dthermalize

N

N



W folie

pevný Ne

incident

dthermalize

N

N


polykrystalická W folie

Svazky pomalých pozitronů

22Na zdroj pro svazek pomalých pozitronů

• iThemba Labs (Jižní Afrika)

• 50 mCi = 1.85 GBq

• klasický pozitronový zdroj A 1 MBq

• svazek pomalých pozitronů A 1 GBq

E (keV)

0 100 200 300 400 500

N (

E)

0.0000

0.0005

0.0010

0.0015

0.0020

0.0025

0.0030

0.0035



• okénko - 5 mm Ti fólie výchozí energetické spektrum e+ emitovaných 22Na

energetické spektrum e+ po průchodu 5 mm Ti fólií

W fólie

0.5 mm

20.0 mm

krok 0.5 mm



• okénko - 5 mm Ti fólie

22Na + 5 mm Ti foil capsule

trnamission geometry - foil moderator with various thickness

d (mm)

0 5 10 15 20 25 30 35

gain

0.0000

0.0001

0.0002

0.0003

0.0004

0.0005

0.0006

0.0007

0.0008

W moderator

Pt moderator

Mo moderator

Ni moderator

• transmisní geometrie moderátoru

• výtěžek pomalých pozitronů


22Na source

and moderator

solenoids

accelerator Helmhotlz coils

deflector coils

gate

valve

sample

chamber

HPGe

detector

• svazek pomalých pozitronů (Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf)

• výběr pomalých pozitronů – zatočení svazku

• magnetické vedení svazku solenoidy


HPGe detektor

22Na pozitronový zdroj + W moderátor

urychlovač

komora se vzorkem

• svazek pomalých pozitronů (Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf)


• magnetické vedení svazku solenoidy


22Na pozitronový zdroj

+ W moderátor

komora se vzorkem

• svazek pomalých pozitronů (MFF UK


• magnetické vedení svazku

urychlovač

HPGe detektory

Implantační profil monoenergetrických pozitronů

• monoenergetické pozitrony o energii E

m

m

m

z

z

z

mzEzP

00

1

exp,

m

AEz

r

11

0

rA keVgcm104 23

2m

6.1r

2 keV

3 keV

4 keV 5 keV

7 keV 10 keV

depth (nm)

0 100 200 300 400

P(z

)

0.00

0.02

0.04

0.06

0.14

0.16

implantační profil pozitronů do Al 1 keV

• střední hloubka průniku:

rAEz

Svazek pomalých pozitronů s laditelnou energií

• studium tenkých vrstev

• studium hloubkového profilu defektů

• měření zpětné difůze pozitronů

• charakterizace defektů na svazku pozitronů s laditelnou energií

E (keV)

0 5 10 15 20 25

S/S

0

1.00

1.04

1.08

1.12

1.16

1.20

1.24well annealed bulk Pd

• střední difúzní délka pozitronu: L+ = (151 4) nm

povrchový stav

anihilace v Pd vrstvě

Charakterizace defektů v Pd


E (keV)

0 5 10 15 20 25

S/S

0

1.00

1.04

1.08

1.12

1.16

1.20


cold rolled bulk Pd

• plastická deformace nárůst S, zkrácení L+



E (keV)

0 5 10 15 20 25

S/S

0

1.00

1.04

1.08

1.12

1.16

1.20


cold rolled bulk Pd

nanocrystalline Pd film

• nanokrystalický Pd film – záchyt pozitronů v misfit defektech na hranicích zrn


(1120 20) nm (TEM)

• na povrchu deponována Pd vrstva (20 nm)

• tloušťka (1100 50) nm (profilometrie)

1.10 mm

Nb film o tloušťce 1.1 mm pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm

Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem


• sloupcovité krystality

• šířka 50 nm


E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000


E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000

x H = 0.005



E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000

x H = 0.005

x H = 0.050



E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000

x H = 0.005

x H = 0.050

x H = 0.090



E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000

x H = 0.005

x H = 0.050

x H = 0.090

x H = 0.500



E (keV)

0 10 20 30

S

0.52

0.53

0.54

0.55

0.56

x H = 0.000

x H = 0.005

x H = 0.050

x H = 0.090

x H = 0.500

x H = 1.000



x H

0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.60 0.80 1.00

SN

b

0.538

0.540

0.542

0.544

0.546

0.548

0.550

b

xH = 0.06

b

Hydrogen in thin films – VEPAS



absorpce vodíku na hranicích zrn nové defekty vytvořené při vzniku hydridu

Měření zpětné difůze pozitronů

• měření difůzní délky L+ pozitronu ve studovaném materiálu

• přítomnost defektů zkrácení L+

• koncentrace defektů:

1

12

2

,

L

Lc

B

B

V

BB DL ,L+,B – difůzní délka pozitronů v bezdefektním materiálu

– specifická záchytová rychlost

Měření zpětné difůze pozitronů

VBV

VI

Ic

111

1

2

• komponenta od volných pozitronů nemůže být rozlišena ve spektru dob života pozitronů,

když její intenzita je I1 < 5% (saturovaný záchyt)

• odpovídá to koncentraci vakancí cV > 2 10-4

• příklad: vakance v FeAl slitinách

• měření doby života pozitronů

• difůzní délku pozitronů není možné zjistit pokud L+ < 1 nm

• měření zpětné difůze pozitronů

1

12

2

,

L

Lc

B

BV

V

• odpovídá to koncentraci vakancí cV > 7 10-2

c Al (at.%)

15 20 25 30 35 40 45 50 55

life

tim

e (

ps)

0

50

100

150

200

2 vakance

• dvou-komponentní spectrum:

1 – volné pozitrony

2 – pozitrony zachycené ve vakancích

1 volné pozitrony

VFe teorie

c Al (at.%)

15 20 25 30 35 40 45 50 55

I 2 (

%)

40

50

60

70

80

90

100

cAl 26 at.% saturovaný záchyt

f experiment

B teorie

1

2

2

1

1

IIf

Zakalené slitiny Fe-Al – měření doby života pozitronů

c Al (at.%)

0 10 20 30 40 50 60

life

tim

e (

ps)

150

160

170

180

190

200

• doba života 2 pozitronů zachycených ve vakancích

Zakalené slitiny Fe-Al – měření doby života pozitronů

• rostoucí koncentrace Al atomů okolo vakancí

E (keV)

0 10 20 30 40 0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

Fe 75 Al 25

S / S

0

Zakalené slitiny Fe-Al – měření na svazku pomalých pozitronů

E (keV)

0 10 20 30 40 0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

Fe 75 Al 25

Fe 74 Al 26

S / S

0


E (keV)

0 10 20 30 40 0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

Fe 75 Al 25

Fe 74 Al 26

Fe 73 Al 27

S / S

0


E (keV)

0 10 20 30 40 0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08 Fe 75 Al 25

Fe 74 Al 26

Fe 73 Al 27

Fe 60 Al 40

S / S

0


E (keV)

0 10 20 30 40 0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08 Fe 75 Al 25

Fe 74 Al 26

Fe 73 Al 27

Fe 60 Al 40

Fe 55 Al 45

S / S

0


E (keV)

0 10 20 30 40

S / S

0

0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08 Fe 75 Al 25

Fe 74 Al 26

Fe 73 Al 27

Fe 60 Al 40

Fe 55 Al 45

Fe 51 Al 49


• (i) oxid na povrchu 15-20 nm (ii) Fe-Al slitina

• dvě vrstvy:

cAl (%)

20 25 30 35 40 45 50 55

S/S

0

0.96

0.98

1.00

1.02

1.04

1.06

1.08

S parametr

c Al (at %)

20 25 30 35 40 45 50

`L+ (

nm

)

1

10

100

L+,B

difůzní délka pozitronů

• koncentrace vakancí narůstá s rostoucím obsahem Al


• s rostoucím obsahem Al klesá L+ a narůstá S

• Fe75Al25 : měření doby života pozitronů: cV = (7.0 ± 0.5) 10-5

měření zpětné difůze: cV = (5 ± 1) 10-5

c Al (at.%)

15 20 25 30 35 40 45 50 55

cV

10 -6

10 -5

10 -4

10 -3

10 -2

10 -1

10 0

LT spectroscopy

VEPAS

Zakalené slitiny Fe-Al – koncentrace vakancí

c Al (at.%)

15 20 25 30 35 40 45 50 55 10 -6

10 -5

10 -4

10 -3

10 -2

10 -1

10 0

T. Haraguchi 2001, LT spectroscopy

R. Würschum 1995, in-situ LT spectroscopy

Y.A. Chang 1993, microhardness + theoretical modeling

J. Joardar 2005, dilatometry + XRD

D. Paris 1977, dilatometry + XRD

K. Ho 1978, dilatometry + XRD

cV

LT spectroscopy

VEPAS

Zakalené slitiny Fe-Al – koncentrace vakancí

Date post:	08-Sep-2020
Category:	Documents
Upload:	others
View:	0 times
Download:	0 times

p,p p y g · 0 10 203040 0.96 E (keV) Zakalené slitiny Fe-Al – m ěření na svazku pomalých...

Documents