Svazek pomalých pozitronů

Transkript

1 Svazek pomalých pozitronů pozitrony emitované + zářičem moderované pozitrony střední hloubka průniku Příklad: 0 z P z dz 1 Mg: -1 =154 m Al: -1 = 99 m Cu: -1 = 30 m z pravděpodobnost, p že pozitron pronikne do hloubky z g cm cm 1. 4 E max MeV P z hustota materiálu E max MeV e (pro 22 Na)

2 Moderátor pozitronů některé geometrie moderátorů pozitronů zpětný rozptyl horizontální desky transmisní geometrie účinnost moderátoru: N thermalized N incident

3 Moderátor pozitronů Výstupní práce pozitronu materiál + 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)

4 Moderátor pozitronů účinnost moderátoru: N N thermalized incident pevný Ne W folie

5 Moderátor pozitronů polykrystalická W folie

6 Svazky pomalých pozitronů 22 Na zdroj pro svazek pomalých pozitronů ithemba Labs (Jižní Afrika) 50 mci = 1.85 GBq klasický ký pozitronový zdroj A 1MB MBq svazek pomalých pozitronů A 1 GBq

7 Svazky pomalých pozitronů 22 Na zdroj pro svazek pomalých pozitronů okénko - 5 m Ti fólie výchozí energetické spektrum e + emitovaných 22 Na energetické spektrum e + po průchodu 5 m Ti fólií W fólie 0.5 m krok 0.5 m N (E) m E (kev)

8 Svazky pomalých pozitronů 22 Na zdroj pro svazek pomalých pozitronů okénko - 5 m Ti fólie transmisní geometrie moderátoru výtěžek pomalých pozitronů W moderator Pt moderator Mo moderator Ni moderator gain d (m)

9 Svazek pomalých pozitronů svazek pomalých pozitronů (Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf) výběr pomalých pozitronů zatočení svazku magnetické vedení svazku solenoidy 22 Na source and moderator solenoids Helmhotlz coils accelerator deflector coils gate valve sample chamber HPGe detector

10 Svazek pomalých pozitronů svazek pomalých pozitronů (Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf) výběr pomalých pozitronů zatočení svazku magnetické vedení svazku solenoidy 22 Na pozitronový zdroj +W moderátor urychlovač HPGe detektor komora se vzorkem

11 Implantační profil monoenergetrických pozitronů m m1 mz z monoenergetické pozitrony o energii E Pz, E exp z 0 r AE A m 2 m r gcm 2 kev r z m 0 z 0 střední hloubka průniku: z r AE kev 2k kev implantační profil pozitronů do Al P(z) kev kev 5 kev 7 kev 10 kev depth (nm)

12 Svazek pomalých pozitronů s laditelnou energií studium hloubkového profilu defektů studium tenkých vrstev měření zpětné difůze pozitronů

13 Charakterizace defektů v Pd charakterizace defektů na svazku pozitronů s laditelnou energií střední difúzní délka pozitronu: L + = (151 4) nm povrchový stav 1.24 well annealed bulk Pd S/S E (kev) anihilace v Pd vrstvě

14 Charakterizace defektů v Pd charakterizace defektů na svazku pozitronů s laditelnou energií plastická deformace nárůst S, zkrácení L well annealed bulk Pd cold rolled bulk Pd 1.16 S/S E (kev)

15 Charakterizace defektů v Pd charakterizace defektů na svazku pozitronů s laditelnou energií nanokrystalický Pd film záchyt pozitronů v misfit defektech na hranicích zrn well annealed bulk Pd cold rolled bulk Pd nanocrystalline Pd film 1.16 S/S E (kev)

16 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm tloušťka ( ) nm (profilometrie) ( ) nm (TEM) 1.10 m na povrchu deponována Pd vrstva (20 nm)

17 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem sloupcovité krystality šířka 50 nm

18 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = E (kev)

19 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = x H = E (kev)

20 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = x H = x H = H E (kev)

21 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = x H = x H = x H = E (kev)

22 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = x H = x H = x H = x H = E (kev)

23 Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm S x H = x H = x H = x H = x H = x H = E (kev)

24 Hydrogen in thin films VEPAS Tenké vrstvy Nb dopované vodíkem Nb film o tloušťce 1.1 m pokrytý Pd vrstvou o tloušťce 20 nm absorpce vodíku na hranicích zrn nové defekty vytvořené při vzniku hydridu SNb x H = x H

25 Měření zpětné difůze pozitronů měření difůzní délky L + pozitronu ve studovaném materiálu přítomnost defektů zkrácení L + koncentrace defektů: c V 1 B L 2, B 2 L 1 L +,B difůzní délka pozitronů v bezdefektním materiálu specifická záchytová rychlost L B, D B

26 Měření zpětné difůze pozitronů příklad: vakance v FeAl slitinách měření doby života pozitronů c V 1 I 2 I V 1 1 B 1 komponenta od volných pozitronů nemůže být rozlišena ve spektru dob života pozitronů, když její intenzita je I 1 < 5% (saturovaný záchyt) odpovídá to koncentraci vakancí c V > V měření zpětné difůze pozitronů ů c V 1 V B L 2, B 2 L 1 difůzní délku pozitronů není možné zjistit pokud L + < 1 nm odpovídá to koncentraci vakancí c V >

27 Zakalené slitiny Fe-Al měření doby života pozitronů dvou-komponentní spectrum: 1 volné pozitrony 2 pozitrony zachycené ve vakancích f I1 I c Al 26 at.% saturovaný záchyt V Fe teorie Fe lifetim me (ps) vakance f experiment B teorie 1 volné pozitrony I 2 (% %) c Al (at.%) c Al (at.%)

28 Zakalené slitiny Fe-Al měření doby života pozitronů doba života 2 pozitronů zachycených ve vakancích rostoucí koncentrace Al atomů okolo vakancí (ps) lifetime c Al (at.%)

29 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů Fe 75 Al 25 S / S E (kev)

30 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů Fe 75 Al 25 Fe 74 Al 26 S / S E (kev)

31 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů 1.08 S / S Fe 75 Al 25 Fe 74 Al 26 Fe 73Al E (kev)

32 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů 1.08 S / S Fe 75 Al 25 Fe 74 Al 26 Fe 73Al 27 Fe 60 Al E (kev)

33 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů S / S Fe 75 Al 25 Fe 74 Al 26 Fe 73 Al 27 Fe 60 Al 40 Fe 55 Al E (kev)

34 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů dvě vrstvy: (i) oxid na povrchu nm (ii) Fe-Al slitina S / S Fe 75 Al 25 Fe 74 Al 26 Fe 73 Al 27 Fe 60 Al 40 Fe 55 Al 45 Fe 51Al E (kev)

35 Zakalené slitiny Fe-Al měření na svazku pomalých pozitronů s rostoucím obsahem Al klesá L + a narůstá S koncentrace vakancí narůstá s rostoucím obsahem Al S parametr 1.04 difůzní délka pozitronů S/S `L + (nm) L +,B c Al (%) c Al (at %)

36 Zakalené slitiny Fe-Al koncentrace vakancí Fe 75 Al 25 : měření doby života pozitronů: c V = (7.0 ± 0.5) 10-5 měření zpětné difůze: c V = (5 ± 1) LT spectroscopy 10 VEPAS 10-2 c V c Al (at.%)

37 Zakalené slitiny Fe-Al koncentrace vakancí 10 0 T. Haraguchi 2001, LT spectroscopy py 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 -1 LT spectroscopy 10 VEPAS 10-2 c V c Al (at.%)