Наноматериалы: синтез нанокристаллических порошков и получение компактных нанокристаллических материалов. Миттова И.Я - 32 стр.

                                    32

тывается в границе раздела двух соседних зёрен. Кроме того, часть пози-
тронов может захватываться в стыках трех соседних кристаллитов — на-
нопорах и в свободных объёмах отсутствующих нанокристаллитов. Это
обстоятельство дает уникальную возможность решить одну из самых
сложных и интересных проблем наноматериалов - понять структуру гра-
ниц раздела. Действительно, структура границ раздела наряду с малостью
размера зёрен определяет большинство свойств наноматериала.
      Аннигиляция позитронов позволяет определять характеристики
электронной системы совершенных кристаллов и одновременно чувстви-
тельна к несовершенствам особо малого размера в твёрдом теле, таким
как вакансии, вакансионные кластеры и свободные объёмы до одного ку-
бического нанометра. Существуют три метода электронно-позитронной
аннигиляции — время жизни позитронов, угловая корреляция аннигиля-
ционного излучения (angular correlation of annihilation radiation) и допле-
ровское уширение аннигиляционного излучения (coincident Dopler broad-
ening of positron-electron annihilation radiation). Если измерение времени
жизни позитронов дает информацию об электронной плотности в месте
аннигиляции позитрона, то два других метода дают информацию о рас-
пределении импульсов электронов, с которыми аннигилирует позитрон.
Все три метода можно подразделить на две группы. В первой группе ис-
пользуют медленные позитроны, позволяющие исследовать вещество на
небольшой глубине ниже поверхности. Во второй группе применяют бы-
стрые позитроны, которые проникают на большую (до 50 мкм) глубину и
дают информацию о типе, концентрации и распределении дефектов во
всем объёме твёрдого тела.
      Для исследования наноматериалов в основном применялись быст-
рые позитроны, поскольку они эффективны для получения информации о
строении границ раздела. Обычно в качестве источника позитронов ис-
пользуют радиоактивные изотопы 22Na, 44Ti и 58Со с максимальной энер-
гией эмиттируемых позитронов 0,54, 1,50 и 0,47МэВ coответственно.
      Излученный из радиоактивного источника (эмиттера) позитрон по-
сле попадания в твёрдое тело термализуется, т. е. быстро теряет свою ско-
рость и энергию, которая уменьшается до значения, соответствующего
температуре кристалла. Продолжительность термализации составляет
около 1 – 5 пс и пренебрежимо мала по сравнению с временем жизни по-
зитрона в твёрдом теле. Поскольку размер зёрен наноматериалов состав-
ляет около 40 нм, то после термализации позитроны равномерно распре-
деляются по объёму многих зёрен, лежащих на большой глубине от по-
верхности кристалла. Из-за малого размера зёрен доля позитронов, терма-
лизованных вблизи поверхности зёрен, по порядку величины совпадает с
долей позитронов, термализованных внутри зерна.
      После термализации позитрон начинает диффундировать по нано-
материалу в так называемом свободном или делокализованном состоянии
и аннигилирует из этого состояния с характерным временем τf около 100
пс. Такое время жизни позитронов в свободном состоянии характерно для