Исследование состояний позитронов в микрополостях в металлических системах Кузнецов, Сергей Николаевич

Введение к работе

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В настоящее время методы исследований твердых тел, основанные на использовании эффектов аннигиляции позитронов, широко применяются для изучения структуры и свойств различных материалов. В частности, эти методы позволяют получать информацию о дефектах кристаллической решетки, таких как вакансии, кластеры вакансий, дислокации, когерентные и некогерентные фазовые выделения и др. Такие исследования, прежде всего, служат развитию представлений о фундаментальных свойствах твердых тел. Результаты этих исследований дают, например, сведения об электронной структуре ВТСП и природе высокотемпературной сверхпроводимости.

В данной работе методом аннигиляции позитронов изучались свойства высокотемпературных сверхпроводников и инварных сплавов Y-FeNi.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ состояла в изучении:

1. влияния высокотемпературной сверхпроводимости на эффекты аннигиляции позитронов;

2. влияния облучения быстрыми электронами на аннигиляционные характеристики в металлических системах (ВТСП и инвары);

3. возможности образования позитрония в микрополостях в этих системах, а также изучение его свойств.

В работе проводились исследования:

4. времени жизни позитронов в керамических образцах ВТСП (YBa2Cu307_5 и Bij 7РЬо.з5г2Са2Си₃Ою+_х) и инварного сплава y-Fe₇oNi₃o-

5. влияния облучения быстрыми электронами на аннигиляционные характеристики образцов УВагСизОу-а и y-FeyoNi3o;

3. температурной зависимости спектров времени жизни позитронов облученного YBajCi^Oy.g и необлученного Ві^РЬо.зЗ^СагСіїзОю+х;

4. температурной зависимости электросопротивления образцов YBa₂Cu₃0₇_₈ и Bii.₇Pbo.₃Sr₂Ca₂Cu₃Oi_0+x;

5. зависимостей намагниченности инварного сплава y-Fe₇oNi3o от температуры и магнитного поля до и после облучения его быстрыми электронами.

Результаты измерений использовались для решения следующих задач:

1. исследование спектра времени жизни позитронов в образце УВа₂Сиз0₇_₈, облученном быстрыми электронами;

2. определение температурной зависимости компонент времени жизни позитронов в ВТСП вблизи температуры перехода в сверхпроводящее состояние;

3. изучение состояний позитронов, захваченных микрополостями в ВТСП;

4. определение параметров аннигиляции позитронов (времени жизни и угловой корреляции) в инварных сплавах y-FeNi;

5. установления влияния облучения быстрыми электронами на аннигиляционные характеристики и инварные свойства сплава y-Fe₇₀Ni₃o-

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в том, что в ней впервые:

1. Показано, что в микрополостях металлических систем может образоваться позитроний, ко рый сильно взаимодействует с электронами зоны проводимости. Для описания этого взаимодействия применима невырожденная модель Андерсона для магнитной примеси. Исходя из этой модели, сделан вывод, что образование энергетической щели в спектре электронов (при переходе ВТСП в сверхпроводящее

состояние) подавляет эффекты орто-пара конверсии позитрония, что может привести к изменению его времени жизни.

2. Установлено, что облучение УВа2Сиз07_5 быстрыми
электронами (бМэВ, дозой ~1018эл/см2) приводит к увеличению
ингенсивностей второй и третьей компонент спектра времени жизни
позитронов, соответствующих сильновзаимодействующему и
слабовзаимодействующему позитронию.

3. Получен результат, что первая компонента спектра времени жизни позитронов в образце (BiPb)SrCaCuO остается постоянной при переходе в сверхпроводящее состояние. Этот результат указывает на то, что плотность пространственного распределения делокализованных позитронов в (BiPb)SrCaCuO не перекрывается заметно с плоскостями СиС>2, ответственными за сверхпроводимость.

4. Устаноатено, что вторая компонента Т₂ времени жизни позитронов в (BiPb)SrCaCuO скачкообразно уменьшается при переходе в сверхпроводящее состояние. Это объясняется подавлением процессов орто-пара конверсии позитрония.

5. Наблюдался эффект увеличения х₂ при понижении температуры в нормальном состоянии и приближении Т к Т_с. Этот эффект интерпретирован как влияние флуктуации сверхпроводящей фазы на время жизни позитронов в микрополостях (BiPb)SrCaCuO.

6. На основе полученных экспериментальных результатов показано, что в облученном инварном сплаве y-Fe7oNi30 вследствие диффузии вакансий сплав становится неоднородным по концентрации (возникает спиноидальный распад).

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в том, что результаты проведенных исследований состояний позитронов в ВТСП

имеют прямое отношение к вопросу о природе высокотемпературной сверхпроводимости, а также роли различных дефектов в этом явлении. Кроме того, полученные результаты проясняют причины возникновения аномалий свойств инварных сплавов, которые широко используются для практических целей.

Материалы, вошедшие в диссертацию, докладывались на:

1. 5-ом Международном Совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (СТВ), г.Дубна, 1993.

2. 10 International Conference of Positron Annihilation (1CPA-10), Bejing, 1994.

3. XXX Совещании по физике низких температур, г.Дубна, 1994.

По результатам диссертации опубликовано 5 печатных работ.

СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ