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 pozadí (náhodné koincidence) rozlišovací funkce spektrometru
Fitování spektra dob života pozitronů residuals ( ) CdTe monokrystal jednokomponentní spektrum, 1 = 295 ps 4 2-2 -4 1 2 3 4 5 6 1 5 1 4 2 / =.993(14) 1 3 cou unts 1 2 1 1 1 1 2 3 4 5 6 channel (1 ch = 3.125 ps)
Fitování spektra dob života pozitronů residuals ( ) CdTe monokrystal dopovaný In jednokomponentní spektrum, 1 = 3 ps 4 2-2 -4 1 2 3 4 5 6 1 5 1 4 2 / = 1.13(14) 1 3 cou unts 1 2 1 1 1 1 2 3 4 5 6 channel (1 ch = 3.125 ps)
Fitování spektra dob života pozitronů ) residuals ( CdTe monokrystal dopovaný In dvou-komponentní spektrum, 1 = 22(1) ps, 2 = 341(5) ps 4 2-2 -4 1 1 5 2 3 4 5 6 V Cd -In 1 4 2 / =.996(14) 1 3 coun nts 1 2 1 1 1 1 2 3 4 5 6 channel (1 ch = 3.125 ps)
Fitování spektra dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) 6 4 2-2 -4-6 6 15 2 25 3 35 4 35 4 1 6 experiment fit coun nts 1 5 1 4 1 3 1 2 1 1 15 2 25 3 channel (1 ch = 3.125 ps)
Fitování spektra dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) 6 4 2-2 -4-6 6 15 2 25 3 35 4 35 4 1 6 experiment fit coun nts 1 5 dislokace 1 4 1 3 1 2 1 1 15 2 25 3 channel (1 ch = 3.125 ps)
Fitování spektra dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) 6 4 2-2 -4-6 6 15 2 25 3 35 4 1 6 experiment fit 1 5 dislokace coun nts klastry vakancí 1 4 1 3 1 2 1 1 15 2 25 3 channel (1 ch = 3.125 ps) 35 4
Fitování spektra dob života pozitronů HPT deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací residuals ( ) 6 4 2-2 -4-6 6 15 2 25 3 35 4 1 6 experiment fit 1 5 dislokace coun nts klastry vakancí zdrojové komponenty 1 4 1 3 1 2 1 1 15 2 25 3 channel (1 ch = 3.125 ps) 35 4
Záchyt v klastrech vakancí 5 4 lifetime (p ps) 3 2 1 Cu, fcc Al, fcc 1 2 3 4 5 6 Number of vacancies
Záchyt v klastrech vakancí 4V cluster 5 4 lifetime (ps s) 3 2 1 Cu, fcc Al, fcc 1 2 3 4 5 6 Number of vacancies
Záchyt v klastrech vakancí 4V cluster 14V cluster 5 4 lifetime (ps s) 3 2 1 Cu, fcc Al, fcc 1 2 3 4 5 6 Number of vacancies
Specifická záchytová rychlost pro klastry vakancí specifická záchytová rychlost narůstá s rostoucí velikostí klastru malé klastry (N 1): větší klastry (N > 1): N ~ N N se postupně saturuje 1 N / R. M. Nieminen, J. Laakkonen, Appl. Phys.2, 181 (1979) 1 bn / a 1 e 8 6 N / 1 a 9.4 b.13 4 2 5 1 15 2 25 N
Záchyt pozitronů v dislokacích dislokační čára mělká záchytová jáma záchyt pozitronu v dislokaci difúze podél dislokační čáry konečný záchyt ve vakanci vázané k dislokaci šroubová dislokace hranová dislokace např. Fe hranová dislokace: = 165 ps šroubová dislokace: = 142 ps
Záchyt pozitronů v dislokacích záchyt pozitronů v dislokacích K v << K dl (vakance je bodový defekt, ale dislokace čárový) dl << K dv (vždy je dostatečná koncentrace vakancí vázaných k dislokacím) vazebná energie pozitronu E dl ~.1 ev E volný pozitron dislokační čára B = 1/ B dl = 1/ dl K dl dl anihilace (číselné hodnoty jsou pro hranové dislokace v Fe) B = 18 ps dl = 18 ps E dv ~ 1 ev K v K dv vakance vázaná k dislokaci dv = 1/ dv dv = 165 ps L.C. Smedskjaer et al., J. Phys. F 1, 2237, (198)
Záchyt pozitronů v dislokacích záchyt pozitronů v dislokacích K v << K dl (vakance je bodový defekt, ale dislokace čárový) dl << K dv (vždy je dostatečná koncentrace vakancí vázaných k dislokacím) vazebná energie pozitronu E dl ~.1 ev E volný pozitron dislokační čára B = 1/ B dl = 1/ dl K dl dl anihilace (číselné hodnoty jsou pro hranové dislokace v Fe) B = 18 ps dl = 18 ps E dv ~ 1 ev K v K dv vakance vázaná k dislokaci dv = 1/ dv dv = 165 ps specific positron trapping rate: = 1-5 1-4 m 2 s -1 dislocation density: = 1 12 1 16 m -2
Záchyt pozitronů v dislokacích t HPT deformovaná Cu, p = 6 GPa, N = 15 střed ( r = ) r okrajj ( r = 3.5 mm )
Záchyt pozitronů v dislokacích HPT deformovaná Cu, p = 6 GPa, N = 15 distortované oblasti podél hranic zrn vnitřky zrn
Defekty v UFG kovech připravených HPT vzorek 1 (ps) I 1 (ps) 2 (ps) I 2 (ps) 3 (ps) I 3 (ps) Cu (15 nm) - - 161(3) 64(4) 249(2) 36(4) HPT p = 6 GPa Cu (15 nm) HPT p = 3 GPa Fe (115 nm) HPT p = 6 GPa - - 164(1) 83(4) 255(4) 17(4) - - 15.9(4) 91(1) 352(6) 9(1) Ni (12 nm) - - 156.4(7) 8(1) 336(7) 2(1) HPT p = 6 GPa volné pozitrony střední difúzní délka e + : L + = 146 nm pozitrony zachycené v dislokacích v porušených oblastech podél hrabic zrn pozitrony zachycené v drobných shlucích vakancí
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model termalizace záchyt v dislokacích 1. pozitrony v porušených oblastech podél hranic zrn difúze na hranice zrn 2. pozitrony v zrnech anihilace ve volném stavu záchyt v klastrech vakancí unvnitř zrn Fitování difúzním modelem objemová frakce porušených oblastí, velikost zrn, hustota dislokací, koncentrace klastrů vakancí
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model termalizace záchyt v dislokacích 1. pozitrony v porušených oblastech podél hranic zrn difúze na hranice zrn 2. pozitrony v zrnech anihilace ve volném stavu záchyt v klastrech vakancí unvnitř zrn Fitování difúzním modelem objemová frakce porušených oblastí, velikost zrn, hustota dislokací, koncentrace klastrů vakancí
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model termalizace záchyt v dislokacích 1. pozitrony v porušených oblastech podél hranic zrn difúze na hranice zrn 2. pozitrony v zrnech anihilace ve volném stavu záchyt v klastrech vakancí unvnitř zrn Fitování difúzním modelem objemová frakce porušených oblastí, velikost zrn, hustota dislokací, koncentrace klastrů vakancí
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 deformovaný stav
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 13 as-prepared o C - beze změn state
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 16 13 as-prepared o C o C abnormální - change state růst zrn
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 25 16 o 13 C as-prepared o C abnormální o C - abnormal - change state růst grain zrn growth
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 25 28 16 o 13 C as-prepared o C -začátek o abnormal C - - rekrystalizace change state grain grain growth
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 425 28 o C 16 o 13 as-prepared C plně o C - o abnormal start C -rekrystalizovaná - of recrystallization change state grain grain growth struktura deformovaný stav relaxace napětí 15 nm abnormální růst zrn 15 nm + a několik 2-3 m rekrystalizace ~ 3 m
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 Lifetimes 5 abnormal g. g. recrystallization 4 Lifetime [ ps ] 3 2 3 - microvoids 1 2 - dislocations 1 - free positrons 1 2 3 4 5 Temperature [ o C ]
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model 5 HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 Lifetime [ ps ] 4 3 2 1 1 2 3 4 5 Temperature [ o C] Intensities 1 abnormal g. g. recrystallization 8 2 - dislocations 1 - free positrons 1 Inten nsity [ % ] 6 4 3 - microvoids 2 1 2 3 4 5 Temperature [ o C ]
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 3 recrystallization 5 25 4 aktivační energie: Q = 96(1) kj / mol 2R [ nm ] 2 15 1 3 2 [ % ] migrace rovnovážných hranic zrn v Cu: Q = 17 kj / mol 5 1 2 3 4 5 Temperature [ o C ]
HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6 5 1 4 8 Lifetime [ ps ] 3 2 1 Intensity [ % ] 6 4 2 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Temperature [ o C] Temperature [ o C] abnormal g. g. recrystallization 7 4 c v [1-6 at -1 ] 6 5 4 3 2 1 concentration of microvoids size of microvoids 35 3 25 2 15 1 free volum me of microvoids " [ vac. ] 5 1 2 3 4 5 Temperature [ o C ]
Microstructure evolution with temperature PAS HPT deformovanácu p = 6 GPa, N = 6, 2R = 15 nm HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6, 2R = 15 nm objemová frakce porušených oblastí podél hranic zrn 5 4 3 recrystallization posun rekrystalizace do nižších teplot [ % ] 2 1 1 2 3 4 5 6 7 Temperature [ o C ]
Záchyt pozitronů v dislokacích difúzní záchytový model 1Cr6 ložisková ocel
Záchyt pozitronů v precipitátech koherentní precipitát materiál ve vakuu E elektrony pozitrony vakuum E F E, valenční č pás vakuum výstupní práce: povrchový potenciál: chemický potenciál:
Záchyt pozitronů v precipitátech koherentní precipitát dva materiály A a B v kontaktu E elektrony pozitrony A B A B B,,, A E F, A valenční č pás E,, A,B E,B, 2 A +,p < A +,m rozdíl energií základního stavu e + E, A, B, A, B, A, B 2 A +,p > A +,m afinita pozitronu: A E E, A, B A, A A, B
Záchyt pozitronů v precipitátech koherentní precipitát dva materiály A a B v kontaktu E elektrony pozitrony A B A B r c B,,, A E F, A valenční č pás E,, A,B E,,B 2 A +,p < A +,m minimální i poloměr ě precipitátu itát 2 r c nm.31 / A ev A +,p > A +,m
Záchyt pozitronů v precipitátech koherentní precipitát koherentní precipitát s defekty 2 A +,p < A +,m 2 2 A +,p > A +,m
Záchyt pozitronů v precipitátech koherentní precipitát nekoherentní precipitát 2 A +,p < A +,m 2 2 A +,p > A +,m