Исследование механизмов образования и распада связанных состояний позитрона в веществе тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.04 ВАК РФ

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ ИМ. У.А.АРЙФОВА

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ОБРАЗОВАНИЯ И РАСПАДА СВЯЗАННЫХ СОСТОЯНИИ ПОЗИТРОНА В ВЕЩЕСТВЕ

Сдациальность 01.04.04 - Физическая злвкгроника

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соисканш ученой степонл кандидата физико-математических наук

РГ6 о

2 1 ММ> .193^

На правах рукописи

УДК 539.124.6+539.139+541.18-5

ПАИЗИЕВ Адгамжан Агзамович

Ташквнт-1094г.

Работа выполнена в Институте электроники им. У.А. Арифова йздеюш Наук Республики Узбекистан, г. Ташкент.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук,

профессор АРКФОВ П. У.

Официальные оппонента: доктор физико-математических наук

КРЕМКОВ М.В.

кавдидах физико-математических наук АСКАРОВ Б.

Ведущая организация: Ташкентский Государственный университет

физически» факультет

л

Защита состоится " " 1994г. в часов

на заседании Специализированного Совета Д 015.23.21 в Института электроники им. У. А. Арифова АН РУз по адресу: 700143. Ташкент ГСП, Академгородок.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института электроники им. У.А. Арифова АН РУз.

Автореферат разослан "__" / 7 ' 19Э4г.

УЧЕШИ СЕКРЕТАРЬ Специализированного совета Д 015.23.21.

доктор физико-математических наук ^^ ИЛЬЯСОВ А.З.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы исследования. Я&ЛЗШ8 ЭЛеКТрОН-ПОЗИТрОН-

ной аннигиляции (ЭПЛ) находит широкое применение при исследовании внутренней структуры векцзства и поверхностных слоев твердого тела. Гшзитранная диагностика поверхности испытала особое развитие в последнее десятилетие в связи с применением техники управляемых по энергии потоков позитронов. При этом удается изучать эмиссионные свойства поверхности металлов и полупроводников, электронную структуру дефектов, наличие адсорбционных слоев ит. д., то есть такие параметры, которые в совокупности определяют многие используемые на практика свойства ма териалов и изделии.

' При традиционном подходе (радаоизотопные источники) удобными объектами исследования стали вещества с высокой удельной поверхностью, в числе которых -нанесенные металлические ката-лиззторц, ультрадасдарсныа порошки металлов, островкозые металлические пленки и другие, широко применяющиеся материалы катализа и электронной техники. В этом случав параметры ЭГ1А существенно зависят от физико - химического состояния самой поверхности отдельных зорен, шизе раннего пространства , которое может также содернать газовые, жидкие и металлические компоненты. В такой многофазной системе карггина значительно усложняется,что затрудняет расшифровку экспериментальных спектров электрон-позигронной аннигиляции (ЭПА).

В рамках названных экспериментальных подходов при исследовании поверхности твердого тела продуктивным оказался "позитрониавыя" метод диагностики (Рз-атом позитрония > который, в силу своих особенностей, позволяет изучать и электронную структуру приповерхностных слоев металлов, и

структурно-фазовые несовершенства в диспергированных материалах подвергнутых различным технологическим воздействиям.

Актуальность темы, тагам образом, обусловлена, тем, что для использования явления ЭЛА в исследовании поверхности необходмо обстоятельно знать возможные механизмы образования и распада позитронных (е+) ипозитрониевых (Ра) связанных состоянии на поверхности в зависимости от физико-химических свойств и качества образца, а также особенности аннигиля-ционного распада каждого из этих состоянии.

Выяснение механизмов аннигиляции позитронных связанных состоянии на гранило раздела фаз и установление корреляции экспериментальных параметров ЭПА с характеристиками поверхности и объема образца представляются важным этапом развития методов позигроннои диагностики.

Цель работы. Предмет диссертационного исследования составили: теоретическое изучение механизмов образования и распада позитронных и позитрониевых связанных состояний в процессах столкновений позитрона с атомными частицами и поверхностью металлов при различных энергиях позитронов и условиях на поверхности.

Расчет параметров атомарных и молекулярных позитронных отрицательных ионов и характеристик их аннигиляционного распада.

Теоретическое изучение влияния квантовых размерных эффектов на спектры ЭПА, а также наблюдение, анализ и интерпретация экспериментов ЭПА в образцах материалов, подвергнутых различным технологическим воздействиям (кварцевые стекла, деформированные стали, нанесенные катализаторы и др. >

Для решения поставленных задач в диссертации предложены и разработаны модели и выполнены расчеты ряда механизмов * образования и распада связанных состояний позитрона и атома Ра

в процессах столкновения е+и Рз с атомными частицами, структурными дефектами решетки , двух- и многоатомными частицами и поверхностью металлов.

Научная новизна раСюты и обоснованность полу ченных результатов и выводов.

В работе впервые выполнены расчеты распада атомных оболочек (е+А~), вызванного эмиссией атома рз, а также сделаны оценки впервые предложенных безрадиационных механизмов образования Ра на слабовязанных электронах атомных оболочек А" (отрицательные ионы ) и А* < возбужденные атомы ).

Развита модель и впервые сделаны оценки вклада окислительного механизма тушения рв на льюисовских кислотных центрах (ЛКЦ), локализованных на поверхности окисных носителей. Показана возможность идентификации типа кислотных центров по данным ЭПА-наблюдений.

Квантовомеханическими расчетами установлено, что позитрон стабилизирует связанное состояние двух нейтральных атомов (Не -Не, Не-Н), отрицательных ионов (Л~ - Л~) иМ-центра окраски (щелочно-галлоидныэкристаллы), играя роль связующей молекулярной орбитали.

Впервые учтена трехмерная структура потенциального барьера в процессе автоэлектронной эмиссш(АЭЭ) с поверхности мелких металлических частиц, развит подход, позволяющий рассчитывать вероятность нейтрализации как позитрона, так и положительного иона на поверхности металлов. Учтена роль поверхностного потенциала сил изображения заряда е+ у поверхности металла при расчете выхода атома Рэ в области низких энергий падающих е+.

В диспергированных металлических системах и монокристаллических высокотемпературных сверхпроводниках (ВХСП) со слоистой электронной структурой, теорет!иески показана возможность

проявления квантовых размерных эффектов в спектрах ЭПА.

Впервые предложена и изучена плазменная модель позитрояно-го шпура в плотных газовых и жидких срэдэх. Показало, что в таких средах радиационный шпур представляет собой слабоконизо-ванную, низкотемпературную, неидеальную плазму.

Достоверность подученных результатов обоснована согласием с теоретическими данными других авторов и с результатами опытов. Спектры ЭПА обрабатывались на ПЭВМ по программам, общепринятым как за рубежом, такивСССР.

Возможности практического применения . РэЗВИГЫе МОДеЛИ И

полученные в диссертации оцэнки сечений процессов образования и превращения атома рв позволяют идентифицировать различные каналы его взаимодействий, что необходимо для правильной интерпретации опытных данных. Новый, окислительный механизм тушения орто - Рв позволяет различать типы кислотных центров на поверхности окисных носигелвя и определять

истинную кислотность поверхности, а такие наличие адсорбционных слоев по особенностям спектров ЭПА.

Плазменные представления о радиационном позитронном шпуре в плотных газовых и жидких средах позволяют по новому взглянуть на природу и механизм радиационно-химических превращений, а так»® дают возможность последовательного развития качественных и количественных методов позитровной диагностики.

Исследованный в работе метод расчета выходч атома Рв с поверхности металлов можно использовать для определения физике -химического состояния поверхности ( и.юкгрониая структура, наличке чдсорбционаыхслсевит.д.) и изучения параметров металлов (так лазнваемых поэтпронпых вамодаул^.эдяипозигро-нневых конг-ортороп).

Развитая в диссертации трехмерная модель авто электронное эмиссии из поверхности мелких металлических частиц может найти применение в физике островковых металлических пленок для корректрного описания механизма эмиссии из отдельных островков металла и процесса переноса заряда по поверхности.

Спектры ЭПА в диспергированных металлических системах (тонкие Пленки, мелкие металлические частицы) и монокристаллических слоистых ВТСП-материалах могут дать прямую информацию об электронной структуре таких систем по характеристикам анизотропии спектров углового распределения аннипшщионных фотонов (УРАФ) и возникновению структурных особенностей в них.

Полученные результаты позволяют сформулировать следующие

основные положения » выносимые на защиту s

1. Образование ps в плотных газах и конденсированных средах происходит в основном на активных частицах радиационного позигронного шпура, возникающих в результате ионизирующего действия е+ в среде.

2. Безакгивационные столкновения позитрона со слабосвязаи-ными электронными системами ( отрицательные ионы, возбуждение атомы, поверхность металлов), свободны от энергетических ограничении и являются гораздо более эффективными механизмами образования атома Ps чем модель Ope.

3. Существующие на поверхности окисных носителей два типа кислотных центров являются эффективными тушителями ps в а: 2о3-Основной механизм тушения - окисление атома ps на лысисовских кислотных цонтрах Ai34".

4. В размерно-квантованных системах основной вклад в вероятность аннигиляции захваченных на квантованные уровни позитронов дают разрэшенные электронные состояния с квантовыми числами, соответствующими позигронным состояниям. Вспоктрах

УРАФ характерно присутствие осцилирующэго хвоста при значениях суммарного импульса аннигютционных фотонов, превышающих импульс Ферми металла.

5. Для позитронов в образцах, подвергнутых различным технологическим воздействиям (механическая обработка, облучение, термообработка , ионное легирование и т. д.) характерна аннигиляция из состояния атома Ра или связанных состояний на дефектах, создаваемым внешним воздействием.

Апросация работы. Основные результаты диссертационной работы представлялись и докладывались на < IV Международной конференции га атомной физике (хсар Рига, 1378г.), на VI ¿Воронеж, 1380г.), VII (Тбилиси, 1381г.), ип (Минск, 1983г.), X (Тбилиси,1987г) XII (Чебоксары, 1991г.). Всесоюзных конференциях по теории атомов и атомных спектров, на XVII Всесоюзной конференции по эмиссионной электроника (Москва, 1981г), на и (Ташкент, 1979г.) иш (Ташкент, 1989г.) Всесоюзных конференциях по взаимодействию атомных частиц с поверхностью твердого тела, Меадународных уп (Доли, 198Ьг.) и п (Венгрия, 1991г.) конференциях по аннигиляции позитронов, на Республиканском Семинаре "Позигронная аннигиляция в твердых телах" (Обнинск, 1991г.). Всесоюзной конференции "Поверхность - 89" (Черноголовка, 1989г.), и Всесоюзной конференции по химии высокочистыхвешэств (Нижний Новгород, 1992г. )идр. а также обсуждались на семинарах лаборатории физики позитронов ИЗ АН РУз, лаборатории химии новых атомов института химической физики АН СССР

Публикации. По теме диссертации опубликовано 33 печатных работ. Основные результаты диссертации изложены в работах /1-20/, приведенных в конца автореферата.

06-ьен и структура работы . ДнССОртаЦИЯ ОбьеМОМ 152 СТраНИЦ

машинописного текста состоит из введения, четырех глав, Нрило-

тенил, Заключения и списка цитируемой литературы, включающего 120 наименований, также содержит 28 таблиц и 35 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение раскрывает актуальность диссертационной темы и характеризует состояние вопроса. Сформулирована постановка задачи исследования и основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава посвящена теоретическому обоснованию новых (плазменных) представлений о позитронном шпуре в среде, расчетам процессов образования и распада позигронных связанных состояний при столкновеннии е+ с атомными частицами, а также расчетам аннипыяционных и энергетических характеристик атома Рз в плазменной среде.

В связи с использованием шпуровой модели в радиационной химии позитрония в плотных средах (жидкости, плотные газы), в первых параграфах данной главы впервые развиты новые представления'о радиационном позитронном шпуре (РШ > как плазменном образовании. Позитронный шпур представляется локальной областью среды с размерами ^=10 - ю3я, состоящей из заряженных частиц (я+, е~) нвозбужденных атомов А \ подчиняющихся условию плазменности:

во*го • Т>>Ир1 (I)

гдег-д-дебаевскалдлина экранирования, Тим~[ - соответственно , время наблюдения и период плазменных колвбаний. Исходя из условия плазменности (I) в диссертации получены оценки времени жизни РПШ и элэ.ментарныхпроцессов, сопутствующих его образованию и распаду (время образования шпура, период плазменных колебаний, время диффузии е+ и А+ из РПШ,

время термализации и т. д. ). Показано, что условие ( I ) выполняется для плотных газов при Т = ЗООК и Р > 100 ат. При этих условиях РПШ представляет собой слабоионизованную, не-вдзальную, вырожденную плазму.

В шпуровых реакциях образования атома ps существенную роль будут играть активные частицы РПШ - возбужденны© атомы < А* ) и отрицательные ионы ( к ), слабосвязанные электроны которых, рекомбинируя с позитроном (е+), передают избыточную энергию электрону другой атомной частицы. Оценки сечений этих процессов обнаруживают, что для эвтоионизационных состояний А** с n j =з ,п2=5 сечения а = 10 ^см2, что намного превосходит

та т7 2

сечение образования Ps по механизму Ope (с = 10 -10 х см ).

В позитронном шпуре состояния атома ps испытывают сильное возмущение со стороны микрополя, создаваемого заряженными частицами . При описании энергетических и временных характеристик ps в РПШ, экранирование кулоновского взаимодействия в атоме Ps моделировалось введением потенциала Хяльтена, экранированного и обрезанного кулоновского потенциала и граничных условий на волновую функцию Ps на некотором характерном расстоянии Rq. Установлено, что во всех случаях время жизни ps возрастает с увеличением степени "сжатия" атома Ps (уменьшение rq>. Определены относительные изменения энергии связи и времени жизни ps в основном и ряде возбужденных состояний для различных моделей парного (в+-е~ ) потенциала взаимодействия. Оценены критические радиусы экранирования, прикоторыхпроисходит "выдавливание" связанного СОСТОЯНИЯ Ps в сплошной сшкгр.

В качестве другого примера распада Ps рассчитаю сечение бесстолкновигельной диссоциации ps на лыоисовских кислотных

центрах (ЛКЦ), присутствующих на поверхности окисных высокопористых носителей <А12°з':

Рь + А13*-* Й12+ + е~ ( 2 >

Показано, что сечение процесса (2 ) на порядок превосходит соответствующее сечение процесса на брендстедовских кислотных центрах (н+) на поверхности носителей. Анализ кинетики процессов аннигиляции позитрона в гетерогенных системах с учетом процесса (2) показйвает, что при нормальных условиях узкая компонента (1м) сгоктраУРАФ оказывается полностью подавленной. Это свидетельствует о "пврекачке" узкоа компоненты в широкую за счет быстрого окисления рз и последующей аннигиляции е+ а свободных столкновениях.

Наряду с образованием позитронного шпура - коллективного возбуждения локальной области среда, установлена существенная роль многочастичных эффектов при столкновении электронов (позитронов) с отдельными структурными частицами-атомами среда. В частности, результаты расчетов сечении процессов тормозного излучения (поглощения) электронов в поле атомов аг и хе показали, что эффекта возбуждения электронов остова дают определяющий вклад в сечениа свободна - свободных переходов, особенно в области энергий электронов, соответствующих резонансным возбуждениям электронов остова.

Во второй глава ИЗЛОЖ8НЫ рвЗуЛЬТаТЫ ТбОреТИЧвСКИХ ЙС-

следований и расчетов вероятности эмиши р* с поверхности металлов и мелких металлических частиц (ММЧ) при имплантации позитронов в их объем.

Раавиэ представления о таханизмэ эмиссии рз из поверхности отдельного зерна металла основывались на модели вытягивания электрона статическим полем подштащэго позитрона.

Исходя из тзкоа модели» в диссертации сформулирована задача об еатазлактровной эмиссии (АЭЭ) из отдельных зерен металла. Использована трехмерная «одаль ММЧ, где электроны локализованы в сферческой потенциально» яме радиуса во, соответствующего размерам ММЧ.Показано, что учат трехмерной структуры потенциального барьера приводит к нелинейной зависимости предзксподешшального множителя в плотности тока АЭЭ из ММЧ от величины напряженности поля (в отличие от квадратичной зависимости в формуле Фаулера-Нордгеяма для массивных металлов)

Далее показано, что полученное выражений для вероятности эмиссии электрона из ММЧ в предела го-> о переходит в известную формулу для вероятности автоотрыва электрона от отрицательного иона из состояния с нулевым орбитальным моментом.

Последующий анализ показал, что использование неадаабати-ческои теории возмущения (НТВ) делает возможным перехода электронов металла на любые уровни анергии атома Рз в отличиэ от приближения неподвижного заряда (1Ш), где имеет место туннелированиэ электронов .¿ишь на резонансные уровни энергии Рз <2з-состояние атома Ра) .Полученные ассшштотическиэ выражения для вероятности в пределе низких и высоких (у+-*оо> аюргиз позитронов показывает, что в первом случае рассчитанные значения вероятности образования Р* для металлов столичными значениями энергии Ферми (с^э.ззВ) и «одной работы выхода (м=юэВ) находятся в удовлетворительном согласии а экспериментальными данными по выходу Ра для ряда металлов в области анергия позитронов ЮэВ. При этом, ассимптотика выхода Рг в пределе имеет вид 1/\ в отлична от поведения вероятности нейтрализации позитронов (1/у+) и протонов (пропей в приближении ПНЗ. В обратном предельном'

случае v+-v оо подучено для асимптотики вероятности нейтрализации позитрона w-i/vj, близкое к асимггготике вероятности нейтрализации протона в этой области энергия.

Более последовательное квантовомэхажческое описание взаимодействия электроя-позитроннои пары в поле скзчкэ потенциала на граница металл-вэккум позволило получить для вероятности элементарного акта эмиссии Ps одааку н-м6см/с . для металлов с типичными параметрами «Р=5. 5зВ и л=ЮзВ.

Третья глава диссертации посвящена изложений результатов расчетов параметров атомарных и молекулярных позитронных отрицательных ионов, и характеристик их аннигшшционного распада . Выполнены оцэнки вероятности образования Ps при распада позитронных атомных оболочек в+д~ в рамках представления о рэаюиях с шрараспрзделеншм в система трех частиц (е+, е-,А). Рассмотрены модельные и вариационные волновые функции дал системы е+А~ . Для систем с компактными электронными оболочками (е+не~( lsz2s (Zs>)) определена скорость распада с выбросом атома Ps ( Ю14 с-1 ), что значительно превышает скорость альтернативного канала 2у-аннигиляции (10® - IO^c-1 ). Этот результат подтверждает необходимость учета, наряду с механизмом Ope, каналов образования ps через стадию захвата е+на анионные цэнтры (плотные электроотрицательные газы, ионные и окрашенные щэлочно-галлоидаыэ кристаллы и др.).

Позитрон в поле двух отрицательных ионов с эффективными зарядами г*1 и z2* рассмотрен врамкахмодели голош-тельного молекулярного иона водорода (Hg+) для случая = г*п. Эффективный заред аниона г* расчитывается путем сопоставления .уровней энергии е+ в кулоновском поле аниона z*/r с уровнями энергии рассчитанными в приближении метода

наложения конфигурации1. В приближении ЛКАО рассчитаны равновесное мэяшонное расстояние (гу, энергия диссоциации <е0» и энергия сродства (,ф+ ) позитрона к системе для ряда атомов электроотрицательных газов (н, с, о, р, И, Вг>.

Аналогичное рассмотрен!® для ССП в полв двух нейтральных атомов показало, что для системы (Нв-в+-Нэ)я0=з,7ас1, е0= о.21эВ, *+=1эВ, соответствующие параметры для системы (НЭ-е+-Н) Ко=2.7а0, е0=0.35ЭВ, <0+=1.2эВ.

В заключении третьей главы приводят с я результаты расчетов параметров связанных состояний е+ на М-цэнтре окраски в ЩГК (электрон плюс две анионные вакансии). Показано существование двух альтернативных каналов аннигиляционного распада е+на М-цэнтре: через состояние ионного типа (е+ь~-а), либо через состояние е+М -центра , отвечающего симметричному распределению позтронного облака между обеими вакансиями.

в четвертой главе теоретически исследованы эффекты размерного квантования в спектрах электрон -позитронной аннигиляции в тонких металлических пленках, слоистых ВТСП-структурах , мелких металлических частицах и порошках металлов.

Показано, что основной вклад в скорость аннигиляции в* захваченного на основной уровень квантованной металлической швзнки (КМП), дает первый разрешенный электронный слой в спектре электронных состояний КМП, а по мере увеличения номера подзоны ее вклад в скорость аннигиляции падает.

Показано, что при ориентации оси установки "Угловая корреляция" по нормали к плоскости КМП следует ожидать импульсное распределение аннигиляционных фотонов (К ) с характерным хвостом при их суммарном импульсе, превышающем импульс Ферми

^Махмудов И. М. Автореферат кандидатской диссертации ЮТОг.

металла. Для продольной составляющей (К11) угловое распределение близко к обращенной параболе, но с меньшим углом отсечки, чем для массивных металлов. При этом, какивслучае спектров времени жизни, основной вклад в УРАФ дает первый электронный слой в импульсном пространстве волновых векторов.

Однако>для экспериментального наблюдения указанных эффектов необходимо иметь пленки малой толщины (ЮЛ) и применять пучки позитронов низких энергий (~1эВ). Недавно созданные монокристаллическиз ВТСП-мзтериалы с этой точки зрения представляют весьма удобный объект для изучения ' квантовых размерных эффектов, поскльку проводящие си -о слои имеют строго одинаковую толщину (порядка мекшгаскостного расстояния), ичередуюгся с непроводящими (и - о<2) > слоями (В системах типа Ьа-Ва-Си-О, Ва-Си-О, И-Ег-Са-Си-О ИТ.Д. ).В этом случае отпадает необходимость приготовления тонких пленок и создается возможность для изучения квантовых размерных эффектов широко доступными изотопными методами. При этом си-о-слой моделируется одноуровневой квантованной пленкой с толщиной, равной межплоскостному расстоянию. Анализ показывает, что характер анизотропии спектра УРАФ такой же ,что и в случае КМП

Для малых металлических частиц в рамках модели сферической потенциальной ямы радиуса го вычислен вклад в суммарный спектр В!Я ЭПА отдельных электронных состояний с квантовыми числами п1 .Показано, что для позитрона, захваченного на основной квантовый уровень, вклад электронов с большими квантовыми числамиуменьшется. Таким образом, эффективное число электронов, участвующих в провесе аннигиляции, становится меньше истинного за счет различного вклада отдельных электрон-

ных состояний, что приводит к увеличению времени жизни . позитрона в размерно- квантованных системах.

в приложении излажены результаты наблюдений экспериментальных спектров ЭПА э различных образцах материалов и изделий, подвергнутых технологическим воздействиям (кварцевые стекла, конструкционные стали, образцы высокочистного серого слова, нанесенные металлические катализаторы, образцы высокотемпературной сверхпроводящей керамики (ВТСП)).

Методом наблюдения спектров УРАФ изучено влияние механической обработки (шлифовки) поверхности, кварцэвых стекол -ионами -п+ сфлюонсами =ЗЛО16см-2и Ф2=1.1017см_2на характер спектров УРАФ. Зафиксирована чувствительность параметров формы спектров УРАФ к степени развитости поверхностного слоя при шлифовке и к уровню легирования ионами .

Результаты наблюдений спектров ЭПА на образцах нерша-веюшрй стали марки Юхшпот, подвергнутой различной степени пластической деформации растяжения {& = !%,2%, 3.5%, 4.3Ж, е.2%, 10.6%, 19.4%) интерпретируются в рамках модели захвата позитронов дефектами одного типа (дислокации). Показано, что предел чувствительности метода УРАФ составляет Ю^-К^см-2,

о

максимальная чувствительность обнаруживается цри р = 10 -1010см-2 и достигает насыщения при ^ю^см-2, что соответствует захвату всех позитронов на дефекты.

На серии образцов заданного состава смесей олова а- и р модификации выполнены опыты по наблюдению спектров ВШ ЭПА. В экспериментах исследовались однородные порошки с заданной дисперсностью частиц от 60 до 100 мкм, приготовлвнных из олова высокой чистоты (99.9999Ж), претерпевшего превращэниэ в серое, и имеющего память структуры. Сравнение данных ЭПА с

результатамирентгено-фззового анализа (РФА) покрывает, что ЭШк-штодакашттойвсточжгь швшение чуьетилгельййсту. ia точности идентификации структурной фазы в несколько раз.

С помощь» ЭПА исследованы нанесенные металлические катализаторы (КМК) и их м2°з -носители. В итоге комплексных наблюдений спектров ЭПА в носителях при разных условиях на внутренней поверхности, вобьмепор, и тренировки образцов установлено, что спектры ЭПА чувствительны к наличию на поверхности пор кислотных цзнтров различного типа и парамагнитных молекул, а также к химической природе добавок окислов (Cap, sro, La^o^j и тяжелых металлов (ir, рй, Pti вносителэ.

Установлена корреляция между кислородной стехиометрией образца (х), и параметрами спектра УРАФ на образцах высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) на основе Y1Ba2cu3o?_x, приготовленных методом окислительно-восстановительных реакций.

Наблюдение спектров ЭПА на образцах ВТСП-карамики на основе У1Ба2Си307_х, .ЛЭГИрОВЭННЫХ СОвДИНбНИЯМИ ВИСМуТЭ Bii.4Pbo.6Sni.9Ca2 2Сиз°у и AgC1 показали высокую чувствительность компоненты ВЖ к содержанию висмутовой фазы (2-3%), а при концентрации fig в игриевой керамике nfig > 1« принимают значения, характерные для металлического серебра.

Проведенные в данной глава исследования изменений параметров сдактров показали, что в зависимости от условии внешнего воздействия ЭПА происходит из связанных состояний атома Ps (окислы, носители катализаторов, кварцевые стекла), либо из связанных состояния на структурных дефектах (дислокации в деформированных сталях, точечные дефекты типа оборванных связей в термически обработанных кварцэвых стеклах ит. д.), что особенно подчеркивает актуальность исследования различны!

механизмов образования и распада позигронных связанных состояния в образцах материалов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

I.Развита плазменная модель позитронного шпура в плотных газах и жидкостях. Показано, что деформация Рь-оболочки в плазменной среде приводит к увеличению времени распада Ра относительно самоаннигиляции и уменьшению потенциала ионизации атома Р& при различных аппроксимациях парного потенциала е+- е" -взаимодействия.

.2. Предложен механизм распада автаионизационного состояния атомарного позитронного отрицательного иона е+А~, сопровождающегося эмиссией атома позитрония в основном состоянии и и вычислена скорость процесса, которая оказалась значительно превышающей скорость аннигиляционного распада.

3. В борновском приближении определена скорость окисления Ра на лыоисовских кислотных центрах (ЛКЦ), локализованных на поверхности окисных носителей. Установлено, что ЛКЦ являются более сильными окислителями чем брендстедовские кислотные цэнтры. На этой основе сделан вывод о возможности различения кислотных цэнтров двух типов.

4. Учет реальной трехмерной структуры потенциального барьера при автоэлектронной эмиссии из малых металлических частиц приводит к линейной зависимости предэкспоненциального множителя от величины приложенного электрического поля, что обусловливает нелинейность вольт-амперных характеристик, наблюдаемых в экспериментах по прохождению тока в островковых металлических пленках.

Б. Сформулирована модель эмиссии атома Рз о поверхности металлов конечных размеров сферической формы, позволяющая по-

лучить размерную зависимость выхода атомов Р5. Показано, что определяющим фактором является размерная зависимость работы выхода электрона из ММЧ. В случае массивных металлов показано, что низкоэнергетическая асимптотика вероятности образования атома Рз находится в удовлетворительном согласии , с экспериментальными данными для ряда металлов в области энергия позитронов 10 зВ.

8. Установлено наличие квантовых размерных эффектов в спектрах ЭПАвКМП, слоистых В1СП-структурах (и-ва-сц-а) , ммч. ■ Найдено, что в КМП и монокристаллах ВТСП сшктр УРАФ является анизотропным. В сгоктрах УРАФ для микрочастиц металла показана возможность существования осцилируюшрго хвоста при суммарном импульсе фотонов, превышающем импульс Ферми металла. Время жизни е+ в КМП и ММЧ оказалось большим, чем в массивных метал-.■, лах, что находится в качественном согласии а экспериментальными наблюдениями.

7. Проведенные экспзршентальные наблюдения спектров ЭПА на образцах широкого класса "материалов при различных условиях тех. нологических воздействий, показали, что аннигиляция позитронов прж ходит преимущественно из состояний атома ри , либо из связанных состояния на структурных дефектах изученных образцов. Наблюдаемые изменения параметров ЭПА в исследованных образцах

., обнаруживает высокую чувствительность к измейениям внутренней микроструктуры вследствие технологических воздействий; что. конгат служить способом неразрушашрго. контроля практически , важных материалов и изделий. -.-■------------------

8. В сшкграх ЭПА .образцов носителей катализаторов на основаацо3 обнаружена интенсивная позитрониэвая компонента, которая полностью подавляется при введении минимального коли--

чоствэ металла . Этот факт интерпретируется как результат окисления Ps на химически связанном состоянии металлической фазы в нанесенных металлических катализаторах.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИИ

1. Арифоиил., Малыш ü.M., Кирзуи А., Ливанов А.А. Исследование каналов образования и распада позигронных атомных оболочек // Известия АН СССР, 0эр.физ.-1978. N4, С. 2631-2638.

2. АрифовП.У., Пайзиев A.A. Некоторые механизмы образования атома позитрония.// В кн.! Позитронсодержащие системы и позигрогшаядиагностика..-Ташкент..: Фан. -I978.-C.60-67,

3. АрифовП.У., Пайзиев A.A. Дэформация атома позитрония в плазме. //Там ке-С. 88-93. .......

4. Arifov P.D., Dguravleva G.I., Коrzun A.A., Maljan V.M., Paiziev ft.ft. The Fermation and Decay of Positron Atomic Schell Contributed papers of YI Intern. Cond, of Atomic Physics VI - ICftP, ussr, Ri9a.-197S.-P.76, -

5. АрифовП.У., Пайзиев A.A. Позгаронные молекулярные орбигали отрицательных ионов. // Доклады АН УзССР-1982.-N7.-0.24-28.

6. АрифовП.У., Пайзиев A.A., ШахабидциновЗ.Н. Автоалекгронная эмиссия из поверхности мелких металлических частиц. // В кн.« Тезисы докл. хуп Всесоюзной конференции по эмиссионной электронике. Москва,Наука.-I98I.-С.237.

7. АрифовП.У., ПайзнпоA.A., МальппВ.М., Распад экзотических атомов типа в'А' с выбросом атома позитрония. //В кн.! Тезисы докладов vin Всесоюзной конференции по тьирж атомов и атомных спектров.-Минск, 1983.-С.20.

8. АрифовП.У., Пзязиев A.A. Образование атома позитрония и от-

рицатвльного иона позитрония на поверхности металлов и аннигиляция позитронов в тонких металлических плвнках.// В кн.! метода позитронноа диагностики и расшифровка спектров аннигиляции позитронов,- Ташкент: 1885.-с.83-93.

9. Амусья М.Я., Балтенков А.С., Паазиев А.А.Тормозное излучение электронов на атомах о учетом поляризуемости.// Письма в ШЭТФ. 1976.-Т.24.-N6.-0.368-369.

10. Arifov P.U., Paiziev A.A. Saroe Mechanisms of Formation and Annihilation Decay of Positron Bound States in a Substance.// Abstract of Papers in Intern. Conf. of Positron Annihilation, -India, Deli.- 19S5.- P. 728.

11. Паазиев А.А. Окисление атома позитрония на поверхности окисных носителей, содержащих кислотные цэнтры.// Препринт ИЭ АН РУо N16.- Ташкент.- 1988. -17с.

12.Арифов П.У., Мальян В.М., Пайзиез А.А.Применение методики проекционных операторов в расчетах возбужденных состояний атомов и ионов. //В кн.: Квантовые свойства атомов и ионов и позигрон-ная диагностика. -Ташкент: Фан.-1975. -С.53-Е8.

13. Арифов П.У., Паазиев А.А. Образование и распад позитрониевых состояние в порошках металлов. // Тезисы докладов Всесоюзной конференции "Поверхность - 89".- Черноголовка.- 1989. С.151.

14. Арифов П.У., Паазивв А.А., Стыркас А.Д., Тращаков В.Н. Корреляция сверхпроводящих свойств высокотемпературной сверхпроводящей керамики Yj.Ba2cu3oy с параметрами углового распределения аннигиляционных фотонов.// Тезисы докл. Всесоюзного Семинара "Позитронная аннигиляция в твердых телах" Обнинск. -1991. -С.32.

15. Arifov P.U.,Paiziev A.A., Sachabldinov Z.N. A Plazma ModBi of Positron Spur in Nonpolar Liguids//Book of Abstracts of 9

Intern. Conf. oh Positron Annihilation.- Hungary. -1441.- FI.

IB. Арифов П.У., Пайзиев A.A. О механизме эмиссии атома и отрицательного иона позитрония из поверхности металлов. // Тезисы докладов XIX Всес. конф. по эмиссионной электронике. -Ташкент: Фан.-1984.-C.I98.

17. Арифов П.У., Каламазов Р.У., Шевелэв C.B., Лам И.Н., Пайзиев A.A., Ли Ф. Исследование дефектной структуры порошков вольфрама методом электрон-позшронноа аннигиляции// Порошковая металлургия- 1988.-N2.-С.90-92.

18. Пайзиев A.A. О нейтрализации позитронов на поверхности металлов// Тез. докл. X Всес. конф. "Взаимодействие ионов с поверхностью".-М.: МИФИ._1991.-С.89-91.

19. Арифов П.У., Арутюнов Н.Ю., Балвнков A.C., .Паяздав A.A.

и др. Элекгрон-позигронная аннигиляция: Традиционные и новые применения // В кн.: Взаимодействие корпускулярных потоков с поверхностью твердого тела.„Ташкент: Фан.-1992.-С.185-195.

20. Арифов П.У., Пайзиев A.A., Матвеев В.И. Эмиссия атома позитрония с поверхности металлов в области низких анергий падающих позшронов. //В кн: Тезисы докладов XXII Конференции по эмиссионной электронике .-Москва . 1994.- C.I3I-I33.

ПОЗИТРОННИНГ МОДЦЛДА БОРЛАНГАН ^ОЛАТЛАРИНИВАКЛЛАНИШ ВА ЕМИРИЛИШ МЕХАНЙЗМЛАРЙНИ УРГАНИШ Пайзиев Адхамжон Агзамович Кисцача мазмуни

Кучсиз ботланган электрон тизимлар (манфий ионлар, уйгонганатомлар, металларсщлтОда оддая богланган позитрон з^олати-позитроний атомишакманишининг янги механизмлари назаршурганилган. Позитронларнинге+А~, е+А^р е+Не2 ваИГК лардагие+Мбуяш маркази каби богланган тургун ^олатлари (диссоциатив емирилшга нисбатан) , шуниндек квантланган метахчпарда ваметаллнинг майда заррачаларида позитроннинг богланган ^олатларимавшудлиги курсатилган ва шундайтизим-ларда электрон-позитрон аншнтыяциясиюшг харэктеристикалари зртсоблаб чшриган.

Улчами алии; металл сиртларда позитроннинг нейтралланиш эртмоллипини зргсоблаш учун турли я^инлапшшлар та^лил килинган. Бу зрлат учун юп^а металл пардаларида ва маада металл заррача-ларадаги атшгиляцяон спекгрларда улчамли квантланш эффекта мавнсдлиги курсатилган.

Позитрон тахлилишшг анъанавш усулларини цуллаб турли технологик таъсир остида булган намунэлардаги дэфектланиш даражасибиланашшгиляцион параметрлари орасида корреляция борлиги ашпрганган.

THE INVESTIGATION OF MECHANISMS OF FORMATION AND DECAY OF POSITRON BOUND STATE IN SUBSTANCE.

Paizjev A.A.

Summary

New mechanisms of the formation of simplest electron-positron bound state ( like posltronium atom) on the weakly binding electron systems < like as negative ions, excited atoms, metal surfaces) have been investigated. The existance of such stable (with respect to the dissociative decay)

+ — + — + +

binding positron states, as e A , e A^ , e A^ and e M -center in alkali halides as well as e* binding states in guantum metal films and small metal particles has been revealed.

Various approaches for the calculations of the positron neutralization near a final dimension metal surface. In this case the ex i stance of the dimensional guantized effect for metal particles and for thin metal films has been demonstrated.

Using traditional methods of the positron analysis a certain correlation between the parameters of the positron annihilation spectra and the degree of defectivness of sample;, subject to different technological influences has been established.