Azərbaycanca AzərbaycancaБеларускі БеларускіDansk DanskDeutsch DeutschEspañola EspañolaFrançais FrançaisIndonesia IndonesiaItaliana Italiana日本語 日本語Қазақ ҚазақLietuvos LietuvosNederlands NederlandsPortuguês PortuguêsРусский Русскийසිංහල සිංහලแบบไทย แบบไทยTürkçe TürkçeУкраїнська Українська中國人 中國人United State United StateAfrikaans Afrikaans
Підтримка
www.wikidata.uk-ua.nina.az

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна PALS значення Спектроскопія анігіляції позитронів англійське скороч

Спектросколія анігіляції позитронів

Спектросколія анігіляції позитронів
У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: PALS (значення).

Спектроскопія анігіляції позитронів (англійське скорочення PAS) або іноді точніше Спектроскопія часу життя позитронів до анігіляції (англійське скорочення PALS (Positron annihilation lifetime spectroscopy)) — недеструктивна спектроскопічна методика вивчення пор та дефектів у твердих тілах.

Теорія

image
Діаграма Фейнмана анігіляції електрона та позитрона з народженням двох фотонів.

Методика опирається на той факт, що позитрон анігілює через взаємодію з електронами. При анігіляції випромінюються гамма-промені, які можна детектувати; час між утворенням позитрона з радіоактивного джерела до анігіляції відповідає часу життя позитрона або позитронію.

Влітаючи в тверде тіло, позитрони взаємодіють у ньому з електронами. Тверді тіла на зразок металів чи напіпровідників мають вільні електрони,тому в них позитрони анігілюють швидко, якщо тільки не зустрічають вакансії або пори. Якщо в тілі є пори, позитрони затримаються в них і анігілюватимуть повільніше. Затримка може скласти до 1 нс. В ізоляторах на зразок полімерів чи цеолітів позитрони утворюють з електронами молекули позитронію.

Позитроній є метастабільним водневоподібним зв'язаним станом електрона та позитрона. Він може існувати в двох спінових станах. Пара-позитроній, p-P, є синглентим станом (спіни позитрона та електрона антипаралельні) з характеристичним часом самоанігіляції 125 пс у вакуумі . Орто-позитроній, o-P, є триплетним станом (спіни позитрона та елекрона паралельні) з характеристичним часом життя 142 нс у вакуумі.

У речовині, час життя ортопозитронію залежить від оточення і може дати інформацію про розмір пор, в яких він перебуває. Позитроній може приєднати електроно молекули зі спіном, протилежним спіну позитрона, що призводить до зменшення часу життя o-P з 142 нс до 1-4 нс (в залежності від розміру порожнини, в якій він перебуває). Розмір порожнини можна визначити, знаючи час життя орто-позитронію за допомогою напівемпіричної моделі Тао-Елдрупа.

Модель Тао-Елдрупа та її розширення дозволяють оцінити структуру пор в ізоляторі. Змінюючи температуру, можна проаналізувати дані й визначити, чи позитроній обмежений в одному, двох або трьох вимірах. Однак, сполучені пори дають тільки середній час життя, що не дозволяє розрізнити між гладенькими каналами чи каналами з меншими відкритими бічними порами, оскільки позитронію енергетично вигідно дифундувати з малих до великих порожнин.

Поведінка позитронів у речовині нетривіальна з огляду на сильну кореляцію між електронами та позитронами. Навіть найпростіша система одного позитрона в одрорідному електронному газі є значним викликом для теорії. Позитрон притягає електрони, збільшуючи навколо себе густину, а з нею й швидкість анігіляції. Більш того, густина імпульсу електрон-позитронних пар, що анігілюють, зростає поблизу поверхні Фермі. Теоретичні підходи, що намагалися підступитися до цієї проблеми, включають наближення Тамма-Данкоффа, Фермі та збурене наближення гіпермережних ланцюжків, методи теорії функціоналу густини та квантового Монте-Карло.

Методика експерименту

Для експерименту потрібно мати джерело позитронів (часто береться 22Na) поряд із речовиною, яку аналізують. Позитрони випромінюються майже водночас із гамма-променями. Ці гамма-промені детектують сцинтиляторами, і акт детектування стає сигналом, з якого починається відлік часу. Позитрони надалі взаємодіють зі зразком (або анігілюючи одразу, або утворюючи позитроній, що анігілює з часом). Анігіляція супроводжується випромінюванням гамма-променів із меншою енергією, ніж стартові. Детектування цих гамма-квантів дає сигнал зупинки. Набравши достатньо скорельованих сигналів початку та зупинки (потрібно приблизно 1 млн таких пар сигналів), можна отримати час життя позитронів чи позитронію і побудувати гістограму тривалості існування окремих позитронів.


Виноски

  1. Dupasquier, Alfredo E.; Dupasquier, A.; Hautojarvi, Pekka; Hautojärvi, Pekka (1979). Positrons in solids. Berlin: Springer-Verlag. ISBN .
  2. Siegel, R W (1980). Positron Annihilation Spectroscopy. Annual Review of Materials Science. 10: 393. Bibcode:1980AnRMS..10..393S. doi:10.1146/annurev.ms.10.080180.002141.
  3. Jean, Y. C.; Schrader, D. M.; Mallon, P. E. (2002). Principles and Applications of Positron and Positronium Chemistry. World Scientific Publishing Co Pte Ltd.
  4. Eldrup, M.; Lightbody, D.; Sherwood, J. N. (1981). The temperature dependence of positron lifetimes in solid pivalic acid. Chemical Physics. 63: 51. doi:10.1016/0301-0104(81)80307-2.
  5. Eldrup, M.; Lightbody, D.; Sherwood, J.N. (1981). The temperature dependence of positron lifetimes in solid pivalic acid. Chemical Physics. 63: 51. Bibcode:1981CP.....63...51E. doi:10.1016/0301-0104(81)80307-2.
  6. Tao, S. J. (1972). Positronium Annihilation in Molecular Substances. The Journal of Chemical Physics. 56 (11): 5499. Bibcode:1972JChPh..56.5499T. doi:10.1063/1.1677067.
  7. S. Kahana (1963). Positron Annihilation in Metals. Physical Review. 129: 1622. Bibcode:1963PhRv..129.1622K. doi:10.1103/PhysRev.129.1622.
  8. J. Arponen and E. Pajanne (1979). Electron liquid in collective description. III. Positron annihilation. Annals of Physics. 121: 343. Bibcode:1979AnPhy.121..343A. doi:10.1016/0003-4916(79)90101-5.
  9. L. J. Lantto (1987). Variational theory of multicomponent quantum fluids: An application to positron-electron plasmas at T=0. Physical Review B. 36: 5160. Bibcode:1987PhRvB..36.5160L. doi:10.1103/PhysRevB.36.5160.
  10. E. Boronski and H. Stachowiak (1998). Positron-electron correlation energy in an electron gas according to the perturbed-hypernetted-chain approximation. Physical Review B. 57: 6215. Bibcode:1998PhRvB..57.6215B. doi:10.1103/PhysRevB.57.6215.
  11. N. D. Drummond; P. Lopez Rios; C. J. Pickard; R. J. Needs (2010). First-principles method for impurities in quantum fluids: Positron in an electron gas. Physical Review B. 82: 035107. arXiv:1002.4748. Bibcode:2010PhRvB..82c5107D. doi:10.1103/PhysRevB.82.035107. {{}}: Проігноровано невідомий параметр |last-author-amp= ()
  12. E. Boronski (2006). Positron-electron annihilation rates in an electron gas studied by variational Monte Carlo simulation. Europhysics Letters. 75: 457. Bibcode:2006EL.....75..475B. doi:10.1209/epl/i2006-10134-5.
  13. N. D. Drummond; P. Lopez Rios; R. J. Needs; C. J. Pickard (2011). Quantum Monte Carlo Study of a Positron in an Electron Gas. Physical Review Letters. 107: 207402. arXiv:1104.5441. Bibcode:2011PhRvL.107t7402D. doi:10.1103/PhysRevLett.107.207402. PMID 22181773. {{}}: Проігноровано невідомий параметр |last-author-amp= ()

Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет

U Vikipediyi ye statti pro inshi znachennya cogo termina PALS znachennya Spektroskopiya anigilyaciyi pozitroniv anglijske skorochennya PAS abo inodi tochnishe Spektroskopiya chasu zhittya pozitroniv do anigilyaciyi anglijske skorochennya PALS Positron annihilation lifetime spectroscopy nedestruktivna spektroskopichna metodika vivchennya por ta defektiv u tverdih tilah TeoriyaDiagrama Fejnmana anigilyaciyi elektrona ta pozitrona z narodzhennyam dvoh fotoniv Metodika opirayetsya na toj fakt sho pozitron anigilyuye cherez vzayemodiyu z elektronami Pri anigilyaciyi viprominyuyutsya gamma promeni yaki mozhna detektuvati chas mizh utvorennyam pozitrona z radioaktivnogo dzherela do anigilyaciyi vidpovidaye chasu zhittya pozitrona abo pozitroniyu Vlitayuchi v tverde tilo pozitroni vzayemodiyut u nomu z elektronami Tverdi tila na zrazok metaliv chi napiprovidnikiv mayut vilni elektroni tomu v nih pozitroni anigilyuyut shvidko yaksho tilki ne zustrichayut vakansiyi abo pori Yaksho v tili ye pori pozitroni zatrimayutsya v nih i anigilyuvatimut povilnishe Zatrimka mozhe sklasti do 1 ns V izolyatorah na zrazok polimeriv chi ceolitiv pozitroni utvoryuyut z elektronami molekuli pozitroniyu Pozitronij ye metastabilnim vodnevopodibnim zv yazanim stanom elektrona ta pozitrona Vin mozhe isnuvati v dvoh spinovih stanah Para pozitronij p P ye singlentim stanom spini pozitrona ta elektrona antiparalelni z harakteristichnim chasom samoanigilyaciyi 125 ps u vakuumi Orto pozitronij o P ye tripletnim stanom spini pozitrona ta elekrona paralelni z harakteristichnim chasom zhittya 142 ns u vakuumi U rechovini chas zhittya ortopozitroniyu zalezhit vid otochennya i mozhe dati informaciyu pro rozmir por v yakih vin perebuvaye Pozitronij mozhe priyednati elektrono molekuli zi spinom protilezhnim spinu pozitrona sho prizvodit do zmenshennya chasu zhittya o P z 142 ns do 1 4 ns v zalezhnosti vid rozmiru porozhnini v yakij vin perebuvaye Rozmir porozhnini mozhna viznachiti znayuchi chas zhittya orto pozitroniyu za dopomogoyu napivempirichnoyi modeli Tao Eldrupa Model Tao Eldrupa ta yiyi rozshirennya dozvolyayut ociniti strukturu por v izolyatori Zminyuyuchi temperaturu mozhna proanalizuvati dani j viznachiti chi pozitronij obmezhenij v odnomu dvoh abo troh vimirah Odnak spolucheni pori dayut tilki serednij chas zhittya sho ne dozvolyaye rozrizniti mizh gladenkimi kanalami chi kanalami z menshimi vidkritimi bichnimi porami oskilki pozitroniyu energetichno vigidno difunduvati z malih do velikih porozhnin Povedinka pozitroniv u rechovini netrivialna z oglyadu na silnu korelyaciyu mizh elektronami ta pozitronami Navit najprostisha sistema odnogo pozitrona v odroridnomu elektronnomu gazi ye znachnim viklikom dlya teoriyi Pozitron prityagaye elektroni zbilshuyuchi navkolo sebe gustinu a z neyu j shvidkist anigilyaciyi Bilsh togo gustina impulsu elektron pozitronnih par sho anigilyuyut zrostaye poblizu poverhni Fermi Teoretichni pidhodi sho namagalisya pidstupitisya do ciyeyi problemi vklyuchayut nablizhennya Tamma Dankoffa Fermi ta zburene nablizhennya gipermerezhnih lancyuzhkiv metodi teoriyi funkcionalu gustini ta kvantovogo Monte Karlo Metodika eksperimentuDlya eksperimentu potribno mati dzherelo pozitroniv chasto beretsya 22Na poryad iz rechovinoyu yaku analizuyut Pozitroni viprominyuyutsya majzhe vodnochas iz gamma promenyami Ci gamma promeni detektuyut scintilyatorami i akt detektuvannya staye signalom z yakogo pochinayetsya vidlik chasu Pozitroni nadali vzayemodiyut zi zrazkom abo anigilyuyuchi odrazu abo utvoryuyuchi pozitronij sho anigilyuye z chasom Anigilyaciya suprovodzhuyetsya viprominyuvannyam gamma promeniv iz menshoyu energiyeyu nizh startovi Detektuvannya cih gamma kvantiv daye signal zupinki Nabravshi dostatno skorelovanih signaliv pochatku ta zupinki potribno priblizno 1 mln takih par signaliv mozhna otrimati chas zhittya pozitroniv chi pozitroniyu i pobuduvati gistogramu trivalosti isnuvannya okremih pozitroniv VinoskiDupasquier Alfredo E Dupasquier A Hautojarvi Pekka Hautojarvi Pekka 1979 Positrons in solids Berlin Springer Verlag ISBN 0 387 09271 4 Siegel R W 1980 Positron Annihilation Spectroscopy Annual Review of Materials Science 10 393 Bibcode 1980AnRMS 10 393S doi 10 1146 annurev ms 10 080180 002141 Jean Y C Schrader D M Mallon P E 2002 Principles and Applications of Positron and Positronium Chemistry World Scientific Publishing Co Pte Ltd Eldrup M Lightbody D Sherwood J N 1981 The temperature dependence of positron lifetimes in solid pivalic acid Chemical Physics 63 51 doi 10 1016 0301 0104 81 80307 2 Eldrup M Lightbody D Sherwood J N 1981 The temperature dependence of positron lifetimes in solid pivalic acid Chemical Physics 63 51 Bibcode 1981CP 63 51E doi 10 1016 0301 0104 81 80307 2 Tao S J 1972 Positronium Annihilation in Molecular Substances The Journal of Chemical Physics 56 11 5499 Bibcode 1972JChPh 56 5499T doi 10 1063 1 1677067 S Kahana 1963 Positron Annihilation in Metals Physical Review 129 1622 Bibcode 1963PhRv 129 1622K doi 10 1103 PhysRev 129 1622 J Arponen and E Pajanne 1979 Electron liquid in collective description III Positron annihilation Annals of Physics 121 343 Bibcode 1979AnPhy 121 343A doi 10 1016 0003 4916 79 90101 5 L J Lantto 1987 Variational theory of multicomponent quantum fluids An application to positron electron plasmas at T 0 Physical Review B 36 5160 Bibcode 1987PhRvB 36 5160L doi 10 1103 PhysRevB 36 5160 E Boronski and H Stachowiak 1998 Positron electron correlation energy in an electron gas according to the perturbed hypernetted chain approximation Physical Review B 57 6215 Bibcode 1998PhRvB 57 6215B doi 10 1103 PhysRevB 57 6215 N D Drummond P Lopez Rios C J Pickard R J Needs 2010 First principles method for impurities in quantum fluids Positron in an electron gas Physical Review B 82 035107 arXiv 1002 4748 Bibcode 2010PhRvB 82c5107D doi 10 1103 PhysRevB 82 035107 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Proignorovano nevidomij parametr last author amp dovidka E Boronski 2006 Positron electron annihilation rates in an electron gas studied by variational Monte Carlo simulation Europhysics Letters 75 457 Bibcode 2006EL 75 475B doi 10 1209 epl i2006 10134 5 N D Drummond P Lopez Rios R J Needs C J Pickard 2011 Quantum Monte Carlo Study of a Positron in an Electron Gas Physical Review Letters 107 207402 arXiv 1104 5441 Bibcode 2011PhRvL 107t7402D doi 10 1103 PhysRevLett 107 207402 PMID 22181773 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite journal title Shablon Cite journal cite journal a Proignorovano nevidomij parametr last author amp dovidka

Дата публікації:
Топ