Анизотропные и интерференционные эффекты в резонансной дифракции синхротронного излучения (1098017)
Текст из файла
На правах рукописиОРЕШКО Алексей ПавловичАНИЗОТРОПНЫЕ И ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ ВРЕЗОНАНСНОЙ ДИФРАКЦИИ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯСпециальность 01.04.07 ― физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква – 2013Работа выполнена на кафедре физики твердого тела физического факультетаФедерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего профессионального образования“Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова”.Научный консультант:доктор физико-математических наук, доцентОвчинникова Елена Николаевна.Официальные оппоненты:Сигов Александр Сергеевич, академикРАН, доктор физико-математических наук,профессор. Президент, Федеральное государственное бюджетное образовательноеучреждение высшего профессиональногообразования “Московский государственныйтехнический университет радиотехники,электроники и автоматики”.Пунегов Василий Ильич, доктор физикоматематических наук, профессор.
Заведующий лабораторией теоретической и вычислительной физики, отдел математики, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Коми научный центр УрО РАН.Ломов Андрей Александрович, доктор физико-математических наук. Ведущий научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физикотехнологический институт РАН.Ведущая организация:Федеральное государственное бюджетноеучреждение науки Институт кристаллографии им. А.В.Шубникова РАН.Защита состоится “__” _______ 20__ г.
в __ час. __ мин. на заседании диссертационного совета Д 501.002.01 при Московском Государственном Университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, д. 1, стр.2, физический факультет МГУ, Южная Физическая Аудитория.С диссертацией можно ознакомиться в Отделе диссертаций Научной библиотекиМГУ имени М.В.Ломоносова (Ломоносовский просп., д. 27) и в сети Internet поадресу http://phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-002-01/ .Автореферат разослан “___” __________ 20___ г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 501.002.01кандидат физико-математических наукЛаптинская Т.В.ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫВ настоящей работе представлены результаты исследований, выполненных автором на кафедре физики твердого тела физического факультета МГУимени М.В.Ломоносова в период с 2003 по 2013 г.г.Диссертация посвящена теоретическому исследованию явлений, возникающих при резонансной дифракции рентгеновского синхротронного излученияв кристаллах, обладающих локальной анизотропией, а так же в средах, в которых локальная анизотропия индуцирована деформацией кристалла, тепловымиколебаниями атомов или точечными дефектами.Актуальностьтемыдиссертации.Исследованияатомнокристаллической структуры и ее искажений, магнитной структуры и электронных состояний являются важнейшими задачами физики конденсированного состояния, поскольку именно эти характеристики определяют основные физические свойства материалов.
Дифракция рентгеновского излучения (РИ), нейтронов и электронов являются традиционными методами, которые дают информацию о кристаллической и магнитной структуре кристаллов (дальний порядок).Однако в последние три десятилетия появились новые, резонансные методы исследования, основанные на изучении прохождения и дифракции РИ с энергией, близкой к краю поглощения какого-либо элемента, входящего в состав исследуемого материала.
Актуальность изучения рентгеновских резонансных методов обусловлена тем, что они обладают уникально высокой чувствительностью для исследования как дальнего порядка, так и локального окружения резонансного рассеивающего атома (ближний порядок). Практическая реализациятаких методов неразрывно связана с использованием синхротронного излучения(СИ) в рентгеновской области спектра, что позволяет в широких пределах варьировать длину волны применяемого излучения и, тем самым, “настраиваться” наисследования необходимых элементов.Особое место в экспериментах по резонансному рассеянию РИ занимаетизучение так называемых чисто резонансных или “запрещенных” отражений,которые не содержат вклада от нерезонансных упругих процессов. В действительности, эти отражения запрещены симметрией системы при дифракции излучения, энергия которого далека от энергии краев поглощения элементов, входящих в состав исследуемого вещества, но могут стать разрешенными при энергиипадающего излучения вблизи краев поглощения из-за того, что в условиях резонансного взаимодействия рассеяние РИ становится анизотропным.
Условием длявозникновения анизотропии резонансного рассеяния рентгеновского излученияявляется расщепление валентных электронных состояний из-за взаимодействия с-3-эффективным кристаллическим полем, спин-орбитального взаимодействия и ряда других причин.Резонансная спектроскопия “запрещенных” отражений получает в последние годы все большее распространение, так как этот метод обладает уникальными возможностями.
В отличие от других рентгеновских резонансных методов, изучение свойств “запрещенных” отражений дает информацию о локальных атомных конфигурациях, не усредненную по элементарной ячейке. Возможность найти отражения, обусловленные исключительно резонансным рассеянием, позволяет изучать изменение физических параметров, связанных только с резонансными атомами, тогда как остальные элементы не дают никакоговклада.Помимо практических результатов, которые можно получить, изучая чисто резонансные (“запрещенные”) отражения вблизи краев поглощения (определение фазы структурной амплитуды, координат атомов и др.), этот метод позволил получить некоторые результаты, важные для фундаментальных исследований.
В частности, наблюдение “запрещенных” отражений, вызванных тепловыми колебаниями, является аргументом в пользу справедливости адиабатическогоприближения в квантовой теории твердых тел.К настоящему времени “запрещенные” отражения изучены в несколькихдесятках кристаллов. Их физическая природа достаточно разнообразна, но вовсех этих случаях “запрещенные” отражения были вызваны какой-либо однойпричиной.
Однако в последнее время появляется все больше исследований, гдедля возникновения “запрещенных” отражений существует две и более причины,а свойства таких отражений обусловлены интерференцией излучения, рассеянного через разные каналы, соответствующие нескольким анизотропным факторам.
Развитие теории, адекватно описывающей такие случаи, и является цельюнастоящей работы.Наиболее простым и достаточно эффективным путем для качественногоизучения “запрещенных” отражений является феноменологическое рассмотрение, основанное на симметрийных свойствах исследуемой системы, однако дляколичественной интерпретации экспериментальных данных требуется численноемоделирование процесса резонансного рассеяния РИ.
В связи с этим, в диссертации была поставлена задача: разработка и апробация подходов, позволяющихпроводить численное моделирование различных резонансных вкладов в чисторезонансные отражения.Принципиальным допущением существующей теории резонансного рассеяния РИ является использование кинематического приближения теории ди-4-фракции для интерпретации полученных экспериментальных данных. Однакооткрытие в 2008 году чисто динамического эффекта аномального прохождения вусловиях резонансной дифракции РИ вызвало необходимость как развития динамической теории, так и обоснования правомочности использования самогокинематического приближения для описания резонансной дифракции рентгеновского излучения.Актуальность настоящего исследования определяется необходимостьюразвития теоретических представлений в области анизотропной резонанснойдифракции рентгеновского излучения для дальнейшего успешного продвиженияновых методов изучения электронных состояний кристаллов с учетом особенностей ближнего упорядочения.Цель работы состояла в создании теоретических методов исследованиярезонансной дифракции рентгеновского синхротронного излучения.
Решениеэтой задачи потребовало:1. Обоснования условий применимости кинематического приближения дляописания резонансной дифракции рентгеновского излучения в кристаллах.2. Изучения влияния статической деформации, тепловых колебаний атомов истатистических дефектов, вызывающих дополнительную локальную анизотропию тензорного атомного рассеивающего фактора, на резонанснуюдифракцию рентгеновского излучения.3. Развития метода определения абсолютной величины и фазы резонанснойструктурной амплитуды на основе рассмотрения интерференции резонансного и нерезонансного вкладов в рассеяние рентгеновского излучения.4.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
