Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů"

Břetislav Tomáš Staněk
před 5 lety
Počet zobrazení:

1 Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů Standardní schéma: J. Puska, R. ieminen, J. Phys. F: Met. Phys. 3, 333 (983) at elektronová hustota atomová superpozice (ATSUP) n r n r Ri i limit of pozitronové hustoty blížící se nule (vanishing positron density) doba života pozitronu: dr 2 r n r n r elektron-pozitronová korelace LDA nebo GGA aproximace 2 r e c E. Boroński and R. ieminen, Phys. Rev. B 3820, 34 (986) B parametrizace modelování defektů - supebuňky relaxace iontů kolem defektů

2 Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů Cu perfektní krystal elektronová hustota v rovině (00) 2.0 [00] [ a) y ( x (a) [00]

3 Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů Cu perfektní krystal = 4 ps pozitronová hustota v rovině (00) 2.0 0] [0 e-5 2e-5 3e-5 4e-5 5e-5 6e-5 7e-5 8e-5 y (a).0 e-4 8e-5 ) 6e-5 n + (a.u.) 4e x (a) [00] 2e [00].0 y (a).0 x (a) [00]

4 Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů Cu vakance v poloze [/2,/2,0] elektronová hustota v rovině (00) [00] (a) y ( x (a) [00]

5 Ab-inito teoretické výpočty pozitronových parametrů Cu vakance v poloze [/2,/2,0] = 80 ps pozitronová hustota v rovině (00) 2.0 [00] 2e-3 ]4e-3 6e-3 8e-3 e-2 y (a) n + (a.u.) x (a) [00] [00].0 y (a).0 x (a) [00]

6 bcc Fe doba života B = 07 ps pozitronová hustota v rovině (002) e-5 4.0e-5 6.0e-5 8.0e-5 0e-4.0e-4.2e-4.4e-4 ) y (a) x (a) positron dens nsity (a.u.).6e-4.4e-4.2e-4.0e-4 8.0e-5 6.0e-5 4.0e-5 2.0e y (a) x (a)

5 2.0 5.0e-4 0.0e-3 e-3 2.0e-3 2.5e-3 3.

7 bcc Fe - vakance doba života V = 80 ps pozitronová hustota v rovině (002) e-4 0.0e-3 e-3 2.0e-3 2.5e-3 3.0e-3 3.5e-3 05 ) y (a) 04.0 n density (a.u.) x (a) positron y (a) x (a)

8 bcc Fe di-vakance doba života 2V = 99 ps pozitronová hustota v rovině (002) e-4.0e-3 e-3 2.0e-3 2.5e-3 2 y (a) n density (a.u.) positron x (a) y (a) x (a)

9 Shluky vakancí bcc struktura (ps) lifetime Fe, bcc b, bcc W, bcc umber of vacancies

10 Shluky vakancí bcc struktura 6V klastr (ps) lifetime Fe, bcc b, bcc W, bcc umber of vacancies

Shluky vakancí bcc struktura 6V klastr 5V klastr 500 400 (ps) lifetime

11 Shluky vakancí bcc struktura 6V klastr 5V klastr (ps) lifetime Fe, bcc b, bcc W, bcc umber of vacancies

12 Shluky vakancí fcc struktura lifetime (p ps) Cu, fcc Al, fcc umber of vacancies

13 Shluky vakancí fcc struktura 4V klastr lifetime (p ps) Cu, fcc Al, fcc umber of vacancies

Shluky vakancí fcc struktura 4V klastr 4V klastr 500 400 lifetime (p

14 Shluky vakancí fcc struktura 4V klastr 4V klastr lifetime (p ps) Cu, fcc Al, fcc umber of vacancies

15 Shluky vakancí hcp struktura lifetime (ps s) Ti, hcp Mg, hcp umber of vacancies

16 Shluky vakancí hcp struktura 4V klastr lifetime (ps s) Ti, hcp Mg, hcp umber of vacancies

17 Shluky vakancí hcp struktura 4V klastr 6V klastr lifetime (ps s) Ti, hcp Mg, hcp umber of vacancies

18 Shluky vakancí hcp struktura 500 experiment lifetime (ps) Ti, hcp umber of vacancies

19 Rozklad spekter dob života pozitronů t traditiční přístup: suma diskrétních komponent B t R e I t S n i t i i i n i I i nový přístup: diskrétní komponenty + rozdělení velikostí klastrů B t R e P I e I t S i t d n i t i i max max n i I i I d diskrétní komponenty - dislokace, příspěvek klastrů - volné pozitrony

20 Rozklad spekter dob života pozitronů příspěvek klastrů I d max max t P e - doba života pozitronu zachyceného v klastru, který se skládá z vakancí - získáme teoretickým výpočtem každá komponenta je vážena faktorem P P - specifická záchytová rychlost pro klastr skládající se z vakancí - relativní frakce klastrů složených z vakancí

21 Specifická záchytová rychlost pro klastr složený z vakancí účinný průřez pro záchyt pozitronu narůstá s rostoucí velikostí klastru malé klastry ( 0): ~ větší klastry ( > 0): postupná saturace / R. M. ieminen, J. Laakkonen, Appl. Phys.20, 8 (979) 0 b / a e 8 6 / a 9.4 b

22 Vznik klastrů vakancí při silné plastické deformaci pohyb dislokace se skokem směr pohybu mnoho pokusů o posun skoku vlivem napětí Poissonovo rozdělení P d e! d max P střední velikost klastrů vakancí: d

23 Rozklad spekter dob života pozitronů t traditiční přístup: suma diskrétních komponent B t R e I t S n i t i i i n i I i nový přístup: diskrétní komponenty + rozdělení velikostí klastrů B t R e e I e I t S d i t d d n i t i i max max! n i I i I d fitovací parametry I d a d stejný počet fitovacích parametrů jako při tradičním postupu

24 Rozklad spekter dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) experiment fit 0 5 coun nts channel ( ch = 3.25 ps)

25 Rozklad spekter dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) experiment fit 0 5 dislocation component coun nts channel ( ch = 3.25 ps)

26 Rozklad spekter dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) coun nts experiment fit 0 5 dislocation component cluster contribution channel ( ch = 3.25 ps)

27 Rozklad spekter dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) experiment coun nts fit 0 5 dislocation component cluster contribution 0 4 source contributions channel ( ch = 3.25 ps)

28 Výsledky pro HPT deformované kovy HPT-deformované kovy, p = 6 GPa, 5 HPT rotací měřeny ve středu vzorku vzorek (ps) I (%) 2 (ps) I 2 (%) d I d (%) Cu, fcc () 73.3(8) 3.7(2) 26.7(8) Al, fcc 58() 86.5(4) 240(3) 0() 40(3) 3.5(4) Fe, bcc (8) 89.8(2).3(5) 0.2(3) b, bcc () 9.2(3) 3.0(2) 8.8(5) 8(5) W, bcc (6) 9(5) 3() 9.5(7) Ti, hcp () 96.3(5) 39(2) 3.7(7) volné pozitrony dislokace klastry vakancí (rozdělení velikostí)

29 Výsledky pro HPT deformované kovy HPT-deformované kovy, p = 6 GPa, 5 HPT rotací měřeny ve středu vzorku rozdělení velikostí P() klastrů vakancí P () Cu, b malé klastry úzké rozdělení Fe, W střední velikost klastrů Al, Ti velké klastry široké rozdělení Cu, fcc Fe, bcc b, bcc Al, fcc W, bcc Ti, hcp

30 Výsledky pro HPT deformované kovy HPT-deformované kovy, p = 6 GPa, 5 HPT rotací měřeny ve středu vzorku rozdělení velikostí P() klastrů vakancí I d P () Cu, b malé klastry úzké rozdělení Cu, fcc Fe, bcc b, bcc Al, fcc W, bcc Ti, hcp Fe, W 2 střední velikost klastrů Al, Ti 00 velké klastry široké rozdělení

31 fcc Pd doba života B = ps 2.0 (00) rovina 0] [0 e-5 2e-5 3e-5 4e-5 5e-5 6e-5 7e-5 8e-5 (00) rovina y (a).0 e-4 8e-5 n + (a.u.) 6e-5 4e x (a) [00] 2e [00].0 y (a).0 x (a) [00]

32 fcc Pd Pd: fcc doba života V = 96 ps (00) rovina 2.0 [00 0] 2e-3 4e-3 6e-3 8e-3 e-2 (00) rovina y (a) n + (a.u.) x (a) [00] [00].0 y (a).0 x (a) [00]

33 Vodíkem indukované vakance H absorbovaný v Pd mříži oktaedrální poloha H Pd

34 Vodíkem indukované vakance H absorbovaný v Pd mříži.2% oktaedrální poloha.2%.2%.2%.2% 2%.2% H Pd

Vodíkem indukované vakance H absorbovaný v Pd mříži 0.4%.2% 0.

2% 2 energie superbuňky obsahující 08 Pd atomů + H v oktaedrální poloze 0.

28eV/H2 27 kj/mol 2 E H, abs 2E H energy of superbuňky obsahující 08 Pd

35 Vodíkem indukované vakance H absorbovaný v Pd mříži 0.4%.2% 0.4% oktaedrální poloha 0.4% 0.4%.2%.2%.2% absorpční energie 2Pd H 2PdH.2% 2 energie superbuňky obsahující 08 Pd atomů + H v oktaedrální poloze 0.4% 0.4% Pd, H 2EPd EH eV/H2 27 kj/mol 2 E H, abs 2E H energy of superbuňky obsahující 08 Pd atomů experiment: E H, abs 27.2 kj/mol H2 energie H 2 molekuly 6.66 ev D. Artman, T.B. Flanagan, Can J. Chem. 50, 32 (972) 0.4% 2%.2% 04% 0.4% H Pd

36 Vodíkem indukované vakance Pd vakance oktaedrální poloha Pd

obsahující - =07 Pd atomů) 23% 2.3% 2.3% Pd, vac EPd.

37 Vodíkem indukované vakance Pd vakance oktaedrální poloha V 93.5ps (nerelaxovaná 96 ps) formační energie e e vakance energie superbuňky obsahující vakanci (tj. obsahující - =07 Pd atomů) 23% 2.3% 2.3% Pd, vac EPd.70eV E V, f E energie superbuňky obsahující = 08 Pd atomů 0.2% 23% 2.3% 0.2% Pd experiment: E V, f.68 ev Cahn and Hansen: Physical Metallurgy, Vol. 2, orth-holland, Amsterdam (983)

38 Vodíkem indukované vakance Pd vakance s H H Pd

39 Vodíkem indukované vakance Pd vakance s H 04% 0.4% H Pd

Vodíkem indukované vakance Pd vakance s H V H 78.

vacancy associovanou s H (- =07 Pd atomů + H atom) Pd,

4% energie superbuňky obsahující energie perfektní

absorbované atomy H snižují formační energii vakance

40 Vodíkem indukované vakance Pd vakance s H V H ps E formační energie: energie superbuňky obsahující vacancy associovanou s H (- =07 Pd atomů + H atom) Pd, vac,h EPd, H EPd 0.35eV V H, f E 3%.3%.7%.7% 04% 0.4% energie superbuňky obsahující energie perfektní superbuňky obsahující = 08 Pd atomů + H atom = 08 Pd atomů absorbované atomy H snižují formační energii vakance vazebná energie H k vakanci: experiment: E B.3.4eV E B E V H, f EV, f EV, f EV H, f.35 ev H Pd

41 Si vliv struktury pozitronová hustota v rovině (0) A) diamantová struktura z (a) [00] B 27.8ps [00] z (a) B) x (a) [-0] fcc struktura B 94.0ps x (a) [-0]

Si vliv struktury pozitronová a elektronová hustota ve směru [] 000 05 A) electron density 00 positron

8ps 0 0.2 0.4 0.6 0.8.0.2.4.6 x (a) [] 00 000 ctron density (a.u. ele )00 0 0.

42 Si vliv struktury pozitronová a elektronová hustota ve směru [] A) electron density 00 positron density ron density (a.u.) elect 0 ron density (a.u.) positr diamantová struktura B 27.8ps x (a) [] ctron density (a.u. ele ) B) electron density positron density ) pos sitron density (a.u.) fcc struktura B 94.0ps x(a) [] 00

Podobné dokumenty

Fitování spektra dob života pozitronů

Fitování spektra dob života pozitronů modelová funkce S n I t i i e R t t B i1 i n i1 I i 1 diskrétní exponenciální komponenty -volné lépozitrony - pozitrony zachycené v defektech - zdrojové komponenty