Диссертация (1024881), страница 7
Текст из файла (страница 7)
по результатам измерения времени жизнипозитронов, 2.9 - по результатам УРАФ), для железа – 1.4/2.6.Прочностные свойства АМС определяются наличием в первую очередьметаллоидных атомов. В случае материалов на основе железа добавление ванадия,титана, хрома, марганца приводит к повышению твердости, в то время какдобавки кобальта, никеля и меди уменьшает прочность [19]. Отсюда можносделать вывод, что добавки атомов с большим, чем у железа, количеством dэлектронов уменьшает твердость, и наоборот. Масумото [47], рассматриваямикротвердость в зависимости от числа s- и d-электронов, обнаружил, что dэлектроны могут как увеличивать когезивную энергию, так и ослаблятьпрочностные связи с атомами металлоида. Тенденции изменения микротвердостиболее просты – она растет с увеличением содержания металлоидных атомов.
Былотакже обнаружено [48], что в ряде сплавов на основе железа концентрацияметаллических атомов влияет на модуль Пуассона, величина объемного модуляупругости зависит от числа d-электронов на атом.В [22] проводились исследования с использованием поглощения энергииэлектронов. Обнаружено, что на пластичность влияют добавки Cr и Er в стекластруктуры Fe-Mo-C-B. Исследовалась способность к стеклованию, влияние нахрупкость добавок Сr и Er. Измерялась занятость 3-d уровня железа. Добавки Erповышали занятость от 5.22 до 5.52 с повышением концентрации атомов Er от 037до 2 атомных процентов, что могло объясняться образованием связей с углеродоми бором и передачей заряда.
Добавки хрома не влияют на количество электроновна 3-d уровне железа. Добавки хрома влияют на магнитный момент и температуруКюри более значительно. Замечено влияние добавок на хрупкость, что можетобъясняться связями с углеродом и бором примесей вместо атомов железа.Большая склонность атомов Er к образованию связей с углеродом с переходомэлектронов к углероду приводит к росту плотности на атоме Fe. Сr не можетслужить эффективным донором электронов, так как он содержит всего четыре 3dэлектрона.В работе [49] с использованием динамической спиновой накачки показано,что металлы 3d группы демонстрируют существенно большую зависимость отзаселенности d-оболочки, чем предсказывается, основываясь на традиционноиспользуемой зависимости Z4.
Исследовался спиновый эффект Холла на Ti, V, Cr,Mn, Fe50Mn50,Fe20Ni80, Ni, Cu. На монокристаллическую подложку Gd3Ga5O12 былпомещен эпитаксиальный слой Y3Fe5O12, на который, в свою очередь, наносилсяизучаемый образец.Предполагалось, что в переходных металлах спиновый эффект Холла можетопределяться тремя механизмами – атомным номером, заселенностью оболочки имагнитным упорядочением. Показано, что атомный номер не являетсядоминирующим фактором, т.к.
предсказывает на два порядка большую разницумежду 3-м и 5-м периодом. Авторы не считают также магнитное упорядочениедоминирующим фактором. Как обоснование приводятся большие значенияэффекта в хроме и никеле, в то время как хром является антиферромагнетиком.Эффект в Cr в 689 раз выше, чем в FeMn. Совместное рассмотрение металлов 3d и5d групп приводит к заключению, что влияние атомного номера и заселенностиd-уровня действуют независимо. Спиновый эффект Холла велик, если вкладлюбого из факторов велик. В частности, фактор Z4 доминирует в меди, золоте исеребре, чьи d-оболочки имеют нулевой орбитальный момент.
В то время как длячастично заполненных d-оболочек доминирует фактор заселенности.38В последнее время экспериментальные исследования интенсифицировалисьблагодаря появлению новых теоретических концепций. В [50] приведен обзортеоретических и экспериментальных работ по аномальному эффекту Холла.Рассмотрены экспериментальные работы в железе и его оксиде, никеле, кобальте.Также рассмотрены эксперименты в шпинели, фазе Гейслера, ферромагнитныхполупроводниках и разбавленных магнитных сплавах.Обсуждается влияние локализации в переходных металлах.
В классическойтеории проводимости влияние на нее оказывает только мера беспорядка ввеществе. Однако квантовое рассмотрение рассеяния волн приводит к поправками, в том числе, к локализации Андерсона, зависящей от размерности.В работе [51] приводятся результаты исследования методами ПАС сплавовNd-Fе. Исследовалась вероятность аннигиляции на 3d-электронах атома железа вредкоземельных магнитных сплавах. Максимальная вероятность обнаружена длясплава состава Nd2Fe17.
Показано, что коэрцитивная сила сплавов коррелирует сd-d корреляцией. Проводились также исследования времени жизни позитрона взависимости от технологического процесса. Измерялись как допплеровскиеспектры, так и временные. Показано, что коэрцитивная сила коррелирует свероятностью аннигиляции на d-электронах, которая измерялась методами ПАС.Заселенность d-уровня нелинейно зависит от состава сплава. Это, как показано,связано с различным фазовым составом и различным размером зерна.1.4. Позитронная аннигиляция в металлахВ 1934 году Клемперер показал при помощи исследования поглощения, чтоаннигиляционные γ-кванты имеют энергию приблизительно 0.5 МэВ иразлетаются в противоположных направлениях.
Алиханов, Арцимович иАлиханьян показали, что при аннигиляции выполняется закон сохраненияэнергии и импульса и что фотоны разлетаются с отклонением в пределах 1стерадиан от 180○. Власов и Цирельсон наблюдали 95% пар фотонов в пределах 139градуса отклонения от противоположного направления и энергию в пределах 80эВ.Первые исследования твердого тела с использованием позитроннойаннигиляции были проведены в 1942 г.. Берлингер и Монтгометри измерялиугловое распределение аннигиляционных фотонов в меди и свинце и заключили,что большинство аннигилирующих позитронов и электронов имеет энергиюменее нескольких кэВ. В 1949 г. было показано, что высокомоментная частьспектра УРАФ в свинце и меди имеет форму импульсного распределениявалентных электронов.
Этот результат в 1950 г. был подтвержден Н.А.Джелеповым и Б.С. Джелеповым. Они показали, что ширина угловогораспределения существенно превосходит геометрическое разрешение установки.Они использовали фольгу из Cu64 как источник in situ между пластинами свинца.Они также заключили, что форма спектра определяется движением электронов вметалле.
Они первые указали, что при некоторых условиях форма УРАФ прианнигиляции покоящегося позитрона и свободного электрона в металлепредставляет собой параболу. В том же году Де Бенедетти и др. былипредставлены более полные данные, описанные в кратком сообщении 1949 г., иразвита более полная теория.
Они заключили, что как позитрон, так и электрон вкристалле описываются блоховскими волнами, и подчеркнули важностьвысокомоментной компоненты спектра, которую можно аппроксимироватьэкспонентой. Позитрон при этом находится на нижнем энергетическом уровне.Этоописаниесоздалопредставление,позволяющееинтерпретироватьбольшинство экспериментальных результатов аннигиляции позитронов в твердомтеле [52].В настоящее время ПАС широко применяется в исследованиях твердоготела, предметом которых является исследование электронной подсистемы,неоднородностей и дефектов. Во многих случаях ПАС предлагает большую илегко интерпретируемую информацию. В отличие от т.н. «простых металлов» впереходных металлах и их сплавах пока не существует общепринятой40интерпретации результатов измерений в связи со сложностью картины. Однакоисследования ведутся до сих пор [53].Основой для интерпретации результатов эксперимента по аннигиляциипозитронов являются расчетные работы многих авторов.В [54] обсуждаются влияние дефектов на спектр допплеровского уширенияаннигиляционной линии.
На примере чистого алюминия, отожженного идеформированного, показаны эффекты локализации позитрона. Проведеныизмерения времени жизни позитрона, допплеровского уширения и вычисления насуперячейке из 108 атомов. Показаны эффекты, влияющие на форму спектра, –увеличение свободного объема и уширение спектра в области энергии Ферми.При рассмотрении отношения спектров дефектного образца и аннигиляции вобъеме эффект проявляется как пик в области энергии Ферми. В случае сплавовпик захваченного позитрона может возмущаться из-за дополнительной структуры,связаннойсатомамималыхпримесей,декорирующимивакансиюилидислокацию.В работе [55] рассчитаны ширины спектров и относительные вклады длявсех электронных оболочек благородных газов.
Посчитан вклад валентных икоровых электронов. Проведено сравнение с экспериментом. Для связанныхэлектронов использовались современные методы вычислительной химии иприближение плоских волн для низкоэнергетического позитрона.Большой объем экспериментальных и теоретических исследований впоследнее время произведен в области исследований наночастиц в матрицематериала. Особую актуальность эта тема имеет в облученных сплавах, т.к.зачатую такие преципитаты имеют решающее значение для механических итранспортных свойств.Расчеты уширения импульсного распределения спектра УРАФ длянаночастиц меди в матрице железа проведены в [56]. Рассчитывались кластеры 6,15, 27, 59 атомов меди в суперячйке из 128 атомов.
Показано, что даженаименьший кластер в работе – 6 атомов может захватывать позитрон, хотя втаком случае существует конечная плотность вероятности вне кластера и41вероятность аннигиляции позитрона на электронах железа. Скорость аннигиляциинайдена практически одинаковой для железа и меди, что согласуется слитературными источниками и экспериментальными данными.Однако в импульсном распределении найдены существенные отличия дляпозитрона, аннигилирующего в объеме меди и в кластере разного размера.Обнаружены различия в форме поверхности Ферми.
Для кластеров малыхразмеров обнаружено существенное размытие характерных для ОЦК медиособенностей–12-тишеек,соединяющихсоседниезоныБрюлиена.Существенная вероятность была обнаружена для аннигиляции позитрона,захваченного наночастицей на электронах окружающего железа. Параметруширения спектра был найден пропорциональным кубическому корню объёмананочастицы.В [57] рассмотрены комплексы вакансия-примесь в матрице алюминия.Проведены расчеты на суперячейке из 500 атомов для комплексов V(вакансия)Cu, V-Cd, V-In, V-Sn, V-Si. Рассчитаны энергии связи для этих конфигураций.С использованием расчетов для этих комплексов проведены расчеты импульсногоспектра аннигиляции позитрона.
Обсуждается влияние релаксации матрицывокруг дефекта на вероятность аннигиляции и импульсное распределениепозитрона в матрице.В [58] приведены расчеты высокомоментных частей спектра импульсногораспределения. Показано, что на спектре допплеровского уширения аннигиляциипозитрона можно различать изменения, связанные с образованием различныхкомплексов. Расчеты согласуются с экспериментальными данными, полученнымиданной группой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
