pdf soubor

Transkript

pdf soubor

Fitování spektra dob života pozitronů
• modelová funkce
 n I  t
S t     i e i
 i 1  i


  R t   B


diskrétní exponenciální
komponenty
- volné
l é pozitrony
i
- pozitrony zachycené v defektech
- zdrojové komponenty
n
I
i 1
i
1
pozadí (náhodné koincidence)
rozlišovací funkce spektrometru
)
residuals (
CdTe monokrystal
jednokomponentní spektrum, 1 = 295 ps
4
2
0
-2
-4
1000
105
2000
3000
4000
5000
6000
2 /  = 0.993(14)
104
cou
unts
103
102
101
100
1000
2000
3000
4000
channel (1 ch = 3.125 ps)
5000
6000
)
residuals (
CdTe monokrystal dopovaný In
jednokomponentní spektrum, 1 = 300 ps
4
2
0
-2
-4
1000
105
2000
3000
4000
5000
6000
2 /  = 1.103(14)
104
cou
unts
103
102
101
100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
CdTe monokrystal dopovaný In
residuals ()
dvou-komponentní spektrum, 1 = 220(10) ps, 2 = 341(5) ps
4
2
0
-2
-4
1000
105
VCd - In
2000
3000
4000
5000
6000
2 /  = 0.996(14)
104
coun
nts
103
102
101
100
1000
2000
3000
4000
5000
6000
HPT – deformované Fe, p = 6 GPa, 5 rotací
residuals (
)
6
4
2
0
-2
-4
-6
6
1500
2000
2500
3000
3500
4000
3500
4000
10 6
experiment
fit
coun
nts
10 5
10 4
10 3
10 2
10 1
1500
2000
2500
3000
residuals (
)
6
4
2
0
-2
-4
-6
6
1500
2000
2500
3000
3500
4000
3500
4000
10 6
experiment
fit
coun
nts
10 5
dislokace
10 4
10 3
10 2
10 1
1500
2000
2500
3000
residuals (
)
6
4
2
0
-2
-4
-6
6
1500
2000
2500
3000
3500
4000
10 6
experiment
fit
10 5
dislokace
coun
nts
klastry vakancí
10 4
10 3
10 2
10 1
1500
2000
2500
3000
3500
4000
residuals (
)
6
4
2
0
-2
-4
-6
6
1500
2000
2500
3000
3500
4000
10 6
experiment
fit
10 5
dislokace
coun
nts
klastry vakancí
zdrojové komponenty
10 4
10 3
10 2
10 1
1500
2000
2500
3000
3500
4000
Záchyt v klastrech vakancí
500
lifetime (p
ps)
400
300
200
Cu fcc
Cu,
Al, fcc
100
0
0
10
20
30
40
Number of vacancies
50
60
4V cluster
500
lifetime (pss)
400
300
200
Cu, fcc
Al, fcc
100
0
0
10
20
30
40
Number of vacancies
50
60
4V cluster
14V cluster
500
lifetime (pss)
400
300
200
Cu, fcc
Al, fcc
100
0
0
10
20
30
40
Number of vacancies
50
60
Specifická záchytová rychlost pro klastry vakancí
• specifická záchytová rychlost narůstá s rostoucí velikostí klastru
• malé klastry (N  10):
N ~ N
• větší klastry (N > 10):
N se postupně saturuje
R. M. Nieminen, J. Laakkonen, Appl. Phys.20, 181 (1979)
10
 N /  1  a 1  e  bN 
N / 1
8
a  9 .4
b  0 .13
6
4
2
0
0
5
10
15
N
20
25
Záchyt pozitronů v dislokacích
• dislokační čára – mělká záchytová jáma
• záchyt pozitronu v dislokaci  difúze podél dislokační čáry
• konečný záchyt ve vakanci vázané k dislokaci
hranová dislokace
např. Fe
a ová ddislokace:
s o ace:  = 165
65 ps
hranová
šroubová dislokace:  = 142 ps
šroubová dislokace
• záchyt pozitronů v dislokacích
Kv << Kdl
(vakance je bodový defekt, ale dislokace čárový)
dl << Kdv
(vždy je dostatečná koncentrace vakancí vázaných k dislokacím)
vazebná
energie
pozitronu
anihilace
ihil
E
volný pozitron
Edl ~ 0.1 eV
dislokační čára
(číselné hodnoty jsou
pro hranové dislokace v Fe)
B = 1/B
dl = 1/dl
Kdl
Kv
Edv ~ 1 eV
vakance vázaná
k dislokaci
dv = 1/dv
dl
B = 108 ps
dl = 108 ps
Kdv
dv
d = 165 ps
L.C. Smedskjaer et al., J. Phys. F 10, 2237, (1980)
• záchyt pozitronů v dislokacích
Kv << Kdl
(vakance je bodový defekt, ale dislokace čárový)
dl << Kdv
(vždy je dostatečná koncentrace vakancí vázaných k dislokacím)
vazebná
energie
pozitronu
anihilace
ihil
E
volný pozitron
Edl ~ 0.1 eV
dislokační čára
(číselné hodnoty jsou
pro hranové dislokace v Fe)
B = 1/B
dl = 1/dl
Kdl
Kv
Edv ~ 1 eV
vakance vázaná
k dislokaci
dl
B = 108 ps
dl = 108 ps
Kdv
dv = 1/dv
specific
p
ppositron trapping
pp g rate:  = 10-5 – 10-4 m2 s-1
dislocation density:  = 1012 – 1016 m-2
dv
d = 165 ps
t
• HPT deformovaná Cu, p = 6 GPa, N = 15
střed ( r = 0 )
r
okrajj ( r = 3.5 mm )
• HPT deformovaná Cu, p = 6 GPa, N = 15
distortované oblasti podél hranic zrn
vnitřky zrn
Defekty v UFG kovech připravených HPT
vzorek
1 (ps)
I1 (ps)
2 (ps)
I2 (ps)
3 (ps)
I3 (ps)
Cu (105 nm)
-
-
161(3)
64(4)
249(2)
36(4)
Cu (150 nm)
HPT p = 3 GPa
-
-
164(1)
83(4)
255(4)
17(4)
Fe (115 nm)
HPT p = 6 GPa
-
-
150.9(4)
91(1)
352(6)
9(1)
Ni (120 nm)
-
-
156 4(7)
156.4(7)
80(1)
336(7)
20(1)
HPT p = 6 GPa
HPT p = 6 GPa
volné pozitrony
střední difúzní délka e+:
L+ = 146 nm
pozitrony zachycené v
dislokacích
v pporušených
ý oblastech
podél hrabic zrn
pozitrony zachycené
v drobných
d b ý h
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
Fit
á í difúzním
difú í modelem
d l
objemová frakce porušených oblastí,
velikost zrn,
hustota dislokací,
dislokací koncentrace klastrů vakancí
termalizace
anihilace ve
volném stavu
záchyt v klastrech
Fitování
Fit
á í difúzním
difú í modelem
d l
velikost zrn,
hustota dislokací,
dislokací koncentrace klastrů vakancí
termalizace
anihilace ve
volném stavu
záchyt v klastrech
Fitování difúzním modelem
oblastí
velikost zrn,
hustota dislokací, koncentrace klastrů vakancí
HPT deformovaná Cu, p = 3 GPa, N = 6
deformovaný stav
oC - beze změn
130
as-prepared
state
oC o–Cabnormální
160
růst zrn
130
as-prepared
- no change
state
o130
o–Cabnormální
oC
250
Cas-prepared
růst
zrn growth
160
- abnormal
- no change
state
grain
oo
o
280
Cas-prepared
250
160
130
Co–C
- začátek
abnormal
C
- abnormal
- norekrystalizace
change
state
grain
grain
growth
growth
oC
oC
250
160
as-prepared
C
- oabnormal
start
C
-rekrystalizovaná
abnormal
- of
norecrystallization
change
state
grain
grain
growth
growth
400280
–o130
plně
struktura
deformovanýý stav
relaxace napětí
150 nm
abnormální růst zrn
150 nm + a několik 2-3 m
rekrystalizace
~ 3 m
Lifetimes
abnormal g. g.
500
recrystallization
400
Lifetime [ p
ps ]
3 - microvoids
300
200
2 - dislocations
100
1 - free positrons
0
0
100
200
300
Temperature [
400
o
C]
500
500
400
Lifetime [ ps ]
300
Intensities
200
abnormal g
g. g
g.
100
recrystallization
100
2 - dislocations
0
0
100
200
300
400
500
1 - free positrons
80
Temperature [oC]
Inten
nsity [ % ]
60
40
3 - microvoids
20
0
0
100
200
300
Temperature [
400
o
C]
500
3000
recrystallization
50
2500
40
2000
30
1500
1000
20
500
10
0
0
200
300
400
Temperature [
o
500
C]
 [%]
migrace
i
rovnovážných
áž ý h
hranic zrn v Cu:
Q = 107 kJ / mol
2R
R [ nm ]
aktivační energie:
Q = 96(10) kJ / mol
500
100
400
80
Intensityy [ % ]
Lifetime [ ps ]
300
200
100
60
40
20
0
0
0
100
200
300
Temperature [oC]
400
0
500
100
200
300
400
Temperature
abnormal g. g.
500
[oC]
recrystallization
7
40
concentration
of microvoids
6
35
30
4
25
3
20
2
15
size of
microvoids
1
10
5
0
0
0
100
200
300
Temperature [
400
o
C]
500
free volum
me of ”microvoids" [ vac. ]
cv [10-6 at-1]
5
Microstructure evolution with temperature – PAS
HPT deformovanáCu
p = 6 GPa, N = 6, 2R = 105 nm
recrystallization
50
objemová frakce
porušených oblastí
podél hranic zrn
HPT deformovaná Cu,
p = 3 GPa, N = 6, 2R = 150 nm
40
posun rekrystalizace
do nižších teplot
30
[%]
20
10
0
100
200
300
400
Temperature [
500
o
C]
600
700
• 100Cr6 ložisková ocel
Záchyt pozitronů v precipitátech
materiál ve vakuu
koherentní precipitát
E
elektrony
vakuum
k

0

pozitrony

EF


E  ,0

valenční
l č í pás
á
• výstupní práce:
vakuum
k
     
     
• povrchový potenciál: 
• chemický potenciál:  
dva materiály A a B v kontaktu
E
elektrony
A
0
pozitrony
B
A
B
 ,B
 , A
EF
valenční
l č í pás
á
 , A
E  ,0, A
 ,B
E  ,0,B
2


A+,p < A+,m
• rozdíl
díl energií
ií základního
ákl d íh stavu
t
e+
E  , A, B    , A    , B    , A    , B

2

A+,p > A+,m
• afinita pozitronu:
A      
 E  , A , B  A , A  A , B
dva materiály A a B v kontaktu
E
elektrony
A
0
rc
B
 , A
valenční
l č í pás
á
A

A+,p < A+,m
EF
 , A
E  ,0, A
• minimální
i i ál í poloměr
l ě precipitátu
i itát
rc nm   0 .31 /  AeV 
2

A+,p > A+,m
B
 ,B
2


pozitrony
 ,B
E  ,0,B
2


koherentní precipitát s defekty


A+,p < A+,m
2

A+,p > A+,m
2

2


nekoherentní precipitát


A+,p < A+,m
2

A+,p > A+,m
2


pdf soubor

Transkript

Podobné dokumenty

Speciální vánoční číslo 2014

Fizik nedir

Vsuvky pro různé příležitosti

Step-by-step návod na redukci dat pozorování

doplar zkouška

Přednáška na 2. minikonferenci

pdf soubor

Reálný krystal, Typy vazeb

pdf soubor

jhqhudo#vshflilfdwlrq#ri klwhf#ufg#nruhd#lqf1 kvu08