脉冲电流作用下纯铁及RPV钢缺陷修复的正电子湮没研究

为探究电脉冲处理(Electropulsing Treatment,EPT)对金属材料缺陷的修复作用,设计了一套电脉冲处理设备和与其配套的处理方法,并对电子辐照样品与拉伸样品等含有缺陷的金属材料样品进行电脉冲处理。利用正电子谱学对原子尺度缺陷的十分灵敏的特点,对电脉冲处理后样品进行正电子寿命谱学等研究,获得纯铁及反应堆压力容器(Reactor Pressure Vessel,RPV)钢辐照或形变产生的缺陷及通过电脉冲处理后的部分“修复”情况。结果表明:缺陷“修复”的效果既与样品初始状态有关,又与电脉冲处理参数有关,电脉冲处理样品的正电子平均寿命和维氏硬度变化趋势一致。正电子湮没作为新的无损检测方法有望给出脉冲电流作用下材料损伤或缺陷“修复”的判据,可方便、快速及高灵敏探测实际工况部件的缺陷状态。

正电子湮没谱表征热处理工艺对聚碳酸酯力学性能的影响

考察了退火和淬火2种热处理方法所用的不同热处理温度和时间对聚碳酸酯力学性能的影响,并采用正电子湮没谱分析经过不同热处理工艺后聚碳酸酯内部自由体积的含量。结果表明,在玻璃化转变温度附近及以上进行一定时间的淬火可通过增大内部自由体积含量和尺寸来显著改善聚碳酸酯的韧性,降低材料的屈服强度和弯曲强度,提高缺口冲击强度和拉伸强度。在玻璃化转变温度以下,淬火不能改变材料内部的自由体积,不能提高材料的韧性。退火只能降低材料内部自由体积的含量和尺寸,但不受温度和时间的影响,且材料的拉伸强度、断裂伸长率和缺口冲击强度大幅降低。

聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅SBA-15微观结构的小角X射线散射及正电子湮没谱学研究

SBA-15由于具有高比表面积、孔容大、孔径可调、热稳定性好和成本相对低廉等优点,在吸附、分离、催化和纳米材料等领域具有广泛的应用前景,而利用有机官能团改性SBA-15已经成为当前材料的热点之一,但有机官能团的引入势必会影响材料的孔结构,进而影响其性能.因此,如何更全面地表征材料的孔结构也成为人们关注的焦点.采用小角X射线散射(SAXS)技术对PEI/SBA-15介孔分子筛的孔结构进行表征,利用相关函数和弦长分布理论得到了聚乙烯亚胺改性介孔二氧化硅(PEI/SBA-15)的孔结构和周期性信息,结合正电子湮没寿命谱(PALS)技术进行比较.结果表明:随着PEI质量分数的增加,PEI/SBA-15介孔分子筛的周期性结构没有发生明显变化,通过弦长分布(CLD)函数得到的孔径尺寸也仅从8.3 nm降至7.6 nm.利用PALS获得了2种长寿命组分τ3和τ4,其中τ3反映了SBA-15基体内部的无规微孔结构,而τ4反映SBA-15六方孔道的尺寸,与SAXS结果相比,介孔孔径具有相同的变化趋势.通过结合SAXS和PALS技术,可以更加深入地揭示材料中微观结构的演变,从而为未来功能纳米复合材料的结构表征提供一种独特的方法.

提拉法下Yb:YAG单晶缺陷的正电子湮没研究

为满足固体激光器的应用需求,研究人员不断改进YAG激光晶体生长技术,其中控制YAG中的缺陷结构对于晶体的生长尤为重要。本工作对提拉法两种工艺制备的晶体样品进行了缺陷研究,特别是晶体散射点的起源。正电子湮没技术是一种对材料微观结构十分灵敏且有效的核物理技术分析表征手段,对空位缺陷、微孔等极为敏感。根据正电子湮没寿命谱与多普勒展宽谱的分析结果,无论工艺、有无散射点,样品的正电子寿命及多普勒展宽线性参数均存在差异。这说明晶体主要缺陷是YAG结构中的本征缺陷,散射点可能是空位团聚引起的纳米微孔,研究表明该技术可以灵敏地表征YAG晶体散射点。正电子湮没实验反映的晶体单晶质量差异与X射线衍射、单晶摇摆曲线、光透过率以及位错密度结果吻合。在研究晶体的物理性能和缺陷与材料微结构的关系上正电子湮没技术具有独特的技术优势,同时正电子湮没技术可以在微观尺度上有效反映晶体质量。

LaFe_(1-x)Cu_xO_3的光催化性及正电子湮没研究

研究ＬａＦｅＯ３及微量掺铜ＬａＦｅＯ３的光催化活性，利用正电子湮没谱分析掺杂的影响，发现随着掺杂百分比的增加，正电子寿命逐渐下降达到一最小值，然后又上升；而光催化活性随掺杂百分比的增加逐渐上升达到最大值，然后下降。结果表明： ＬａＦｅＯ３掺杂后先催化活性得以提高；正电子湮没技术是研究点阵缺陷结构的有效方法之一。

用正电子湮没谱研究聚酯型聚氨酯的微观结构和自由体积特性

用正电子湮没谱研究了两类分别由聚己二酸丁二醇酯多元醇和聚ε 己内酯多元醇合成的线型聚酯型聚氨酯 (PBU和PCU)在 140～ 36 0K温度范围内的结构转变和自由体积特性 .研究结果表明 ,两类聚氨酯(PU)在 140～ 36 0K温度范围内 ,都存在三个转变点 ,其中较低温度的转变 (约 2 0 0K)对应于PU中软段的玻璃化转变温度 (Tg) ,2 75K处的转变可能与样品吸附少量水分有关 ,较高温度的转变 (约 310K) ,对于PBU而言对应于软段结晶的熔点 ,而对于PCU则与在无序的硬段中混入一定量的软段后形成的相容区的Tg 有关 .当温度低于PU软段的Tg 时 ,两类PU的自由体积尺寸和浓度都随温度升高而增大 .当温度高于软段的Tg 但低于2 75K时 ,自由体积尺寸较快地增加 ,而自由体积浓度保持不变 .温度高于 2 75K并低于软段的熔点或硬段 软段相容区的Tg 时 ,自由体积尺寸增加速度最快 ,自由体积浓度却保持同样的数值 .当温度进一步升高时 ,自由体积尺寸和浓度都随温度增大而增加 .最后研究了这两类PU的自由体积分布与温度的关系 .所有这些实验现象均与大分子链的运动有关 。

Fe-Ni基合金氢脆的正电子湮没寿命谱研究

采用正电子湮没寿命谱研究了氢在不同热处理状态的Fe-Ni基沉淀强化奥氏体合金中的占位规律和作用机制,结合拉伸实验、扫描电镜和透射电镜观察研究了热处理和热充氢对合金微观组织及力学性能的影响．结果表明:热充氢导致固溶态合金内部的空位团浓度升高,合金强度上升,塑性略有下降;氢在峰值时效合金中不进入γ′／γ界面,而是主要进入含少量碳化物的晶界和晶内空位团,使合金塑性显著降低;过时效处理产生粗大γ′相,使γ′／γ界面成为氢陷阱,同时氢还进入存在连续碳化物的晶界,造成合金塑性的严重降低．

正电子湮没寿命谱技术应用于聚合物微观结构研究的进展

聚合物的晶区堆砌密度、无定形区自由体积的尺寸和数量、晶区-非晶区的界面等微观结构,对其宏观性能,如渗透性能、力学性能、松弛行为等有重要影响。正电子湮没寿命谱技术是一种强有力的微观结构探测与表征技术,能够灵敏有效地探测聚合物的晶区堆砌密度、无定形区自由体积以及两相界面等信息,从而提供了一种直接、简单的研究聚合物微观结构的途径。文中介绍了该技术的基本原理和应用理论,综述了该技术在聚合物研究领域的应用,如:聚合物本征特性与自由体积之间的关系,应力、辐照、外界压力、物理老化等外界因素对聚合物微观结构的影响,以及聚合物共混物、复合材料的相容性和界面特性等。最后总结了正电子湮没寿命谱技术在聚合物微观结构研究中存在的问题。

正电子湮没谱研究Nb在TiAl合金中的掺杂效应

利用正电子湮没寿命谱(PALS)和符合Doppler展宽(CDB)技术研究了Ti_(51)Al_(49)合金中Nb的掺杂效应．结果表明:低含量掺杂时,Nb原子主要偏聚在合金晶界处,提高了晶界位置的自由电子密度,有利于改善合金的室温韧性;而较高含量的Nb掺杂时,由于形成了新的晶体结构,合金基体及晶界处的自由电子密度减少,导致合金的脆性增加．

用正电子湮没实验研究PbWO_4新型闪烁晶体绿光发光机理

通过正电子湮没寿命谱研究了PbWO_4晶体退火处理前后缺陷的变化；发现氧退火后，晶体正电子寿命值τ_2变小，正电子捕获率κ增大，真空退火反之。并且PbWO_4晶体氧退火后发光主峰位从440nm移到485nm的绿光处，而真空退火晶体发射谱谱形并未变化。从不同退火处理对晶体的影响，提出了PbWO_4晶体中铅空位形成WO_3＋O^-发绿光的发光模型。

内敏乳剂的正电子湮没研究

研究了内核乳剂化学增感时间以及铑盐掺杂对内敏乳剂正电子湮没的影响。随着内核乳剂化学增感时间的增加，内部感光度上升到一最大值，然后又下降。正电子湮没的平均寿命也随增感时间的上升而达到最大值，然后下降。正电子湮没的中间寿命随增感时间的上升变化不大，但其所占比份先下降后上升。当颗粒内部掺入铑盐量较大时，正电子湮没的中间寿命所占比份上升。这些结果表明，卤化银颗粒内部的空穴浓度和银离子空位浓度与乳剂制备条件有关。

低本底符合正电子湮没辐射多普勒展宽装置的研制

根据正电子湮没的特点，研制了双高纯锗探头-多参数分析器符合正电子湮没辐射多普勒展宽装置，通过采用符合技术，大幅度地降低了正电子湮没辐射多普勒展宽谱的本底，谱线的峰高与本底之比高于10^5。该装置可用于研究原子的电子动量分布。

环氧树脂湿热老化机理的正电子湮没实验

采用热失重(TGA)、热机械分析(DMA)、正电子湮没技术(PAL)对环氧树脂618/DDS体系湿热老化前后的性能进行测试,测试了体系湿热老化前后的吸水率和介电性能,对环氧树脂618/DDS体系的吸水机理进行了研究。结果表明,环氧树脂618/DDS体系的吸水率为3.5%,湿热老化后对体系的热失重温度没有影响,湿热老化后环氧树脂618/DDS体系损耗模量降低了250MPa,玻璃化温度降低了大约50℃,损耗峰由湿热老化前的一个峰变为两个峰。吸水后介电常数增大,介电损耗值增大。湿热老化后自由体积尺寸减小,自由体积浓度增大,体系中的水分起着增塑剂的作用,导致基体中形成更多的微裂纹。

环氧树脂/纳米SiO_2复合材料摩擦学性能与正电子湮没谱的研究

利用超声波和偶联剂处理的方法,将不同比例的纳米SiO_2与环氧树脂相复合,制备了环氧树脂/纳米SiO_2复合材料并测定了其显微硬度。用摩擦磨损试验机评价了试样在干摩擦条件下的摩擦学性能,用正电子湮没寿命技术(PALT)测试了试样的微观结构。结果表明,纳米SiO_2可有效地改善环氧树脂的摩擦性能;摩擦后试样的自由体积孔穴尺寸比摩擦前大,随着SiO_2含量的增加,自由体积孔穴尺寸呈增大趋势,而自由体积孔穴浓度呈减少趋势。

纳米Cu固体材料的X射线衍射与正电子湮没研究

采用自悬浮-冷压法,在不同压力下制得纳米Cu固体材料并对其在不同温度和保温时间下进行退火,利用X射线衍射(XRD)和正电子湮没寿命谱(PAS)分析对材料的结构和微观缺陷进行了表征。XRD分析表明,压制而得的样品晶粒度为20 nm,低于300℃退火3 h后并未发现晶粒显著长大;PAS分析表明,压制后的样品缺陷主要为单空位和空位团,大空隙很少,随着退火温度的升高和退火时间的延长,单空位通过扩散结合成空位团,大空隙也在温度较高时分解为空位团,导致空位团的含量增加,而单空位和大空隙的含量降低。

LaFe_(1-y)Cu_yO_3 光催化还原性能与正电子湮没的研究

用柠檬酸络合法合成了纳米级钙钛矿型LaFe1-yCuyO3复合氧化物,并以其为光催化剂进行CO2-3的光催化还原实验,研究其光催化还原活性。利用正电子湮没技术分析掺杂对LaFe1-yCuyO3光催化活性的影响。结果表明:纳米LaFe1-yCuyO3具有光催化还原活性,在其悬浮体系中CO2可以被还原为甲酸、甲醛等有机基本原料。根据正电子寿命谱分析结果,其光催化还原活性的强弱与掺杂引起的缺陷结构有关。

用正电子湮没技术研究不同化学成分的二元TiAl合金中的微观缺陷

测量了铝含量从 4 7at%到 5 3at%的二元TiAl合金的正电子寿命谱。结果表明 :所有测试合金晶界缺陷的开空间均大于金属Al单空位的开空间。富Al的TiAl合金 ,其晶界缺陷的开空间随Al含量的增加而增大 ;晶界处的电子密度随Al含量的增加而降低。富Ti的TiAl合金 ,随着Ti含量的增加 ,其晶界 (或相界 )缺陷的开空间减小 ,晶界处的电子密度增高 ,使得晶界结合力增强。富Ti的TiAl合金中形成了α2 (Ti3Al) +γ(TiAl)层状结构双相组织使相界面增多 ,导致正电子陷阱数增加。讨论了合金的微观结构对其力学性能的影响。

掺V和Ag的TiAl合金中缺陷和电子密度的正电子湮没研究(英文)

测量了Ti50Al50,Ti50Al48V2,Ti50Al48Ag2合金和充分退火的Ti,Al,Ag,V金属的正电子寿命谱,利用正电子寿命参数分别计算了合金基体和缺陷态的自由电子密度。TiAl合金的脆性与其基体和晶界缺陷处的自由电子密度较低有关。在富Ti的TiAl合金中加入V,V原子比Al和Ti原子能提供较多的自由电子参与形成金属键,因而提高了合金基体和晶界缺陷处的自由电子密度;在TiAl合金中加入Ag也有类似的效应。在TiAl合金中加入V和Ag,有利于提高合金的韧性。

正电子湮没谱学研究半导体材料微观结构的应用进展

正电子湮没谱学技术在研究材料微观缺陷、微观结构方面有着独特的优势,尤其是在针对阳离子空位等负电性空位型缺陷的研究中,可以获取材料内部微观缺陷的种类与分布的关键信息.正电子湮没寿命和多普勒展宽能谱是正电子湮没谱学的最基本的分析方法,在半导体材料的空位形成、演化机理以及分布等研究方面能够发挥独特的作用;此外,慢正电子束流技术在半导体薄膜材料的表面和多层膜材料的界面的微观结构和缺陷的深度分布的研究中有广泛的应用.通过正电子技术所得到的微观结构和缺陷、电子密度和动量分布等信息对研究半导体微观结构、优化半导体材料的工艺和性能等方面有着指导作用.本文综述了正电子湮没谱学技术在半导体材料方面的应用研究进展,主要围绕正电子研究平台在半导体材料微观缺陷研究中对材料的制备工艺、热处理、离子注入和辐照情况下,各种缺陷的微观结构的表征及其演化行为的研究成果展开论述.

植物种子微孔结构的正电子湮没研究

以植物干种子芸豆和花生为生物体材料,采用正电子湮没技术(PAT)测定了该两类生物样品的正电子湮没寿命谱(PAL)。测量结果表明,在芸豆和花生内存在着大量微小的孔洞,孔洞的直径分别为0.48nm和0.7nm。植物种子的这类特殊的微孔结构是低能离子注入生物效应机理的基础。测量了注入200keV低能V离子的花生样品的PAL谱, 并与未经离子注入的花生样品的PAL谱作了比较。