Chemical Analysis and Electronic Structure Studies of Vacancy-Type Defects by Measuring Positron Annihilation Momentum Distribution in Wide Range

通过测量大范围正电子湮没动量分布来研究空位型缺陷的化学分析和电子结构

基本信息

  • 批准号:
    10450229
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.68万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

We have measured electron momentum distributions in wider ranges sampled by positrons in several metals and semiconductors using positron annihilation techniques of two dimensional angular correlation of annihilation radiation (2D-ACAR) and coincidence Doppler broadening (CDB). Marked results are as follows.1) Fe-Cu model alloys for nuclear reactor pressure vessel (RPV) steels containing harmful Cu impurities.A quantum-dot-like positron state is demonstrated in the defect-free Cu ultrafine particles embedded in Fe matrix. The wave functions of all positrons are entirely confined in the particles. The positrons in this state convey us usefu and exclusive information about the atomic and electronic structures of the particles. By 2D-ACAR experiments on Fe-1.0%Cu single crystals, we have determined the Fermi surface of BCC Cu ultrafine particles in Fe. The Fermi surface is almost spherical but has 12 necks around the centers of (110) Brillouin faces of the BCC structure.In neutron-irradiated Fe-Cu model alloys, we have observed irradiation-induced microvoids of which inner surfaces are almost coated with Cu atoms. After annealing around 4O0℃, the dissociation of vacancies from the microvoids leads to the formation of Cu ultrafine particles.2) Role of vacancy-solute complex in the initial rapid age hardening in Al-Cu-Mg alloy.Using CDB method, we have found that quenched-in vacancies are bound to Mg atoms rather than Cu atoms initially and the vacancy-Mg complexes easily migrate to vacancy sinks at 150℃. Vacancy-Mg-Cu complexes form during the initial 1 min aging at vacancy sinks. The dislocation-solute interaction is the origin of the initial rapid hardening.3) Mgic number vacanvy clusters in graphite and Si.By combining positron annihilation experiments and first-principles calculation, we firstly observed magic number vacancies in a covalent-bond materials : graphite after neutron irradiation.
我们用正电子湮没辐射二维角相关(2D-ACAR)和符合多普勒展宽(CDB)的正电子湮没技术测量了几种金属和半导体中正电子取样的较宽范围内的电子动量分布。主要研究结果如下:1)含有害铜杂质的核反应堆压力容器(RPV)钢的Fe-Cu模型合金,在无缺陷的铜超细颗粒嵌入铁基中呈现出量子点状的正电子状态。所有正电子的波函数完全被限制在粒子中。在这种状态下的正电子向我们传达了有关粒子的原子和电子结构的有用的和独有的信息。通过对Fe-1.0%Cu单晶的2D-ACAR实验,确定了Fe中体心立方铜超微粒的费米面。费米面几乎是球形的,但在体心立方结构的(110)布里渊面的中心周围有12个颈口。在中子辐照的Fe-Cu模型合金中,我们观察到辐照诱导的微孔洞,其内表面几乎覆盖着铜原子。2)空位-溶质复合体在Al-Cu-℃合金的初始快速时效硬化中的作用。用CDB方法研究发现,淬火空位最初与镁原子结合,而不是与铜原子结合,空位-镁复合体在150℃时容易迁移到空位下沉。在空位下沉的初始1min时效过程中形成空位-镁-铜复合体。位错-溶质相互作用是初始快速硬化的根源。3)石墨和硅中的MGIC数真空团簇。通过正电子湮没实验和第一性原理计算,我们首次观察到共价键材料中的幻数空位:中子辐照后的石墨。

项目成果

期刊论文数量(52)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
唐政、長谷川雅幸 永井康介 他6名: "Stable vacancy clusters in nautron-irradiated graphite:Evidence for aggregations with a magic number" Physical Review Letters. 82・13(3月29日号掲載予定). (1999)
Tomasa、Masayuki Hasekawa、Kosuke Nagai 等 6 人:《Stable vacancy Clusters in nautron-irradiated Graphite:Evidence for Aggregations with a magic number》《物理评论快报》82・13(预定于 3 月 29 日出版)。 1999)
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Nagai et al.: "Role of Vacancy-Solute Complex in the Initial Rapid Age Hardening in an Al-Cu-Mg Alloy"Acta Mater.. 59. 911-918 (2001)
Y.Nagai 等人:“空位-溶质复合体在 Al-Cu-Mg 合金初始快速时效硬化中的作用”Acta Mater.. 59. 911-918 (2001)
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  • 发表时间:
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
M.Hasegawa, M.Saneyasu, M,Tabata, Z.Tang, Y.Nagai, T.Chiba and Y.Ito: "Positron and Positronium Studies of Irradiation-induced defects and microvoids in vitreous and metamict silica"Nucl.Instr.Meth. in Phys.Res.. B166-167. 431-439 (2000)
M.Hasekawa、M.Saneyasu、M、Tabata、Z.Tang、Y.Nagai、T.Chiba 和 Y.Ito:“玻璃体和变晶二氧化硅中辐照诱导缺陷和微孔的正电子和正电子研究”Nucl.Instr。
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    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Y.Nagai et al.: "Positron confinement in ultrafine embedded particles : Quantum-dot-like state in Fe-Cu"Phys.Rev.. 61. 6574-6578 (2000)
Y.Nagai 等人:“超细嵌入粒子中的正电子限制:Fe-Cu 中的量子点状状态”Phys.Rev.. 61. 6574-6578 (2000)
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Y.Nagai et al.: "An Origin of Embrittlement of Reactor Pressure Vessel Steels : Ultra-fine Cu Precipitates"Phys.Rev.B. 63(in press). (2001)
Y.Nagai 等人:“反应堆压力容器钢脆化的起源:超细铜沉淀”Phys.Rev.B。
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    NAKANO Susumu;KANAI Junko;HASEGAWA Masayuki;NISHIMURA Miho;OGAWA Takahiro;JIANG Jin-Cai;TOKUNAGA Masahiko;中野 晋・金井 純子・長谷川 真之・西村 実穂・小川 隆弘 ・蒋 景彩・徳永 雅彦;Nishimura Miho
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  • 作者:
    NAKANO Susumu;KANAI Junko;HASEGAWA Masayuki;NISHIMURA Miho;OGAWA Takahiro;JIANG Jin-Cai;TOKUNAGA Masahiko;西村実穂;西村実穂;西村実穂;中野 晋・金井 純子・長谷川 真之・西村 実穂・小川 隆弘 ・蒋 景彩・徳永 雅彦;Nishimura Miho;西村 実穂;長谷川真之・中野晋・湯浅恭史・金井純子・蒋景彩・徳永雅彦・西村実穂
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  • 作者:
    NAKANO Susumu;KANAI Junko;HASEGAWA Masayuki;NISHIMURA Miho;OGAWA Takahiro;JIANG Jin-Cai;TOKUNAGA Masahiko;中野 晋・金井 純子・長谷川 真之・西村 実穂・小川 隆弘 ・蒋 景彩・徳永 雅彦;Nishimura Miho;西村実穂・水野智美;西村実穂
  • 通讯作者:
    西村実穂

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  • 资助金额:
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    Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
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知道了