Laboratorio CSU Técnicas de análisis no destructivo de defectos en polímeros/semiconductores*.
Espectrómetro de vida de aniquilación de positrones
Espectroscopia de la vida de aniquilación del positronio
PALS es una técnica espectroscópica no destructiva que permite estudiar una amplia gama de fenómenos y propiedades de los materiales a escala atómica. Aportará las siguientes ventajas a su investigación.
- Capaz de resolver huecos en polímeros, metales y semiconductores de un tamaño inferior a 1 nm.
- Amplia gama de adaptaciones de materiales para soportar pruebas de líquidos, gases, etc.
- Bajos requisitos medioambientales, alta y baja temperatura, pruebas de vacío.
- Obtenga de una vez el tipo y la concentración de defectos.
[Descripción del sistema]
Después de que los positrones de alta energía se emitan desde la fuente radiactiva al material, primero se desaceleran en un tiempo muy corto (por debajo de unos 10-12 ps) a través de una serie de colisiones inelásticas, perdiendo la mayor parte de su energía en energía térmica, un proceso denominado inyección y termalización. El positrón termalizado experimentará un movimiento térmico difusivo aleatorio en la muestra. Defectos como vacantes y dislocaciones en la red suelen llevar una carga negativa equivalente, y debido a la gravedad de Coulomb los positrones son fácilmente capturados por estos defectos y dejan de difundir, y finalmente se aniquilarán con electrones dentro de la materia. El tiempo transcurrido desde que se inyecta un positrón en la materia hasta que se produce la aniquilación suele denominarse tiempo de vida del positrón. Dado que la aniquilación es aleatoria, el tiempo de vida del positrón sólo puede deducirse a partir de las estadísticas de un gran número de sucesos de aniquilación.
[Características del sistema]
Las técnicas de aniquilación de positrones son extremadamente sensibles a las transiciones estructurales de fase y a los defectos a escala atómica en los materiales, y se han convertido en un medio no destructivo de sondear y analizar la microestructura y la estructura electrónica de la materia. Como técnica de análisis microscópico, la aniquilación de positrones se utiliza principalmente para estudiar microestructuras y defectos a escala atómica. En comparación con las técnicas habituales de análisis de microestructuras, como STM, SEM y TEM, la aniquilación de positrones no sólo proporciona información sobre el tamaño y la transición de fase de los defectos, sino también sobre la distribución de los defectos con la profundidad, lo que permite analizar en profundidad la estructura electrónica de los materiales y el entorno químico del lugar de aniquilación de positrones, supliendo las carencias de otras técnicas de detección microscópica, que son insustituibles.
[Ventajas técnicas]
- Tiene pocas restricciones en cuanto al tipo de material de muestra, que puede ser sólido, líquido o gaseoso, metal, semiconductor, aislante o polímero, monocristalino, policristalino o cristal líquido, etc., y es aplicable a todos los problemas relacionados con la densidad y el momento de los electrones del material.
- No hay restricciones en cuanto a la temperatura de la muestra, puede atravesar el punto de fusión o solidificación del material, y la información es transportada por rayos γ que tienen una gran capacidad de penetración, por lo que se pueden realizar mediciones dinámicas in situ en la muestra a temperaturas altas y bajas, y se pueden aplicar entornos especiales como campos eléctricos, campos magnéticos, alta presión atmosférica y vacío durante la medición.
- El estudio de defectos a escala atómica en muestras, como defectos en la red a los que les faltan uno o más átomos, que son bastante difíciles de estudiar en microscopía electrónica y difracción X.
- Fácil de usar, método de medición a temperatura ambiente para la preparación de PAT
[Aplicaciones]
La deformación, la fatiga, el enfriamiento, la irradiación, el dopaje, el daño por hidrógeno, etc. en los materiales metálicos provocan defectos como vacantes, dislocaciones y agrupaciones de vacantes en el material y el estudio de los efectos del recocido de estos defectos.
Procesos de cambio de fase en materiales, por ejemplo, precipitación en aleaciones, cambio de fase martensítica, cristalización en materiales amorfos, cambio de fase en sólidos iónicos, cristales líquidos y otros polímeros, cambio de fase en polímeros, física de la materia condensada, etc.
Estudio de la estructura de bandas de energía de los sólidos, superficie de Fermi, energía de formación de vacantes, etc.
Estudio de la estructura superficial y superficial y de los defectos de los materiales.
[Especificaciones del sistema]
- Diseño SiPM con resolución temporal <=120ps
- Velocidad de recuento >1000cps
- Ajuste automático de la ventana de energía
- Deriva de alta presión con corrección automática
- Los archivos de datos pueden descodificarse directamente sin formatearlos
- Fácil de usar
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