Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

Inhalt 1 Einleitung........................................................................................................................... 1 2 <strong>Positronen</strong> als Fehlstellensonden....................................................................................... 5 2.1 <strong>Positronen</strong>quellen ........................................................................................................ 6 2.1.1 Langlebige + -Strahler ..................................................................................... 6 2.1.2 Kurzlebige + -Strahler durch Aktivierung....................................................... 7 2.1.3 Konversion von -Strahlung über Paarbildung ................................................ 8 2.2 Wechselwirkung von <strong>Positronen</strong> <strong>mit</strong> Materie ........................................................... 11 2.2.1 Oberflächeneffekte......................................................................................... 11 2.2.2 Energieverlust und Thermalisation ................................................................ 12 2.2.3 Reichweite von <strong>Positronen</strong> in Materie ........................................................... 13 2.2.4 Diffusion......................................................................................................... 16 2.2.5 Einfang in Defekte ......................................................................................... 16 2.2.6 Annihilation.................................................................................................... 18 2.3 Lebensdauer-<strong>Spektroskopie</strong>....................................................................................... 20 2.3.1 Klassische Sandwich-Geometrie: - Koinzidenz.......................................... 20 2.3.2 Neue Szintillatoren......................................................................................... 21 2.3.3--Koinzidenz............................................................................................... 22 2.4 <strong>Doppler</strong>-<strong>Spektroskopie</strong> .............................................................................................. 24 2.4.1 Der 2-Gamma Zerfall..................................................................................... 24 2.4.2 Positronium .................................................................................................... 27 2.5 Aufbereitung <strong>der</strong> <strong>Doppler</strong>-Daten............................................................................... 29 2.5.1 Stabilisierung.................................................................................................. 29 2.5.2 Untergrundreduktion <strong>zur</strong> Auswertung <strong>der</strong> Linienform .................................. 31 2.5.3 Energieauflösung bei 511 keV ....................................................................... 34 2.6 Die chemische Umgebung <strong>der</strong> Fehlstelle .................................................................. 35 2.6.1 Koinzidenzmessungen.................................................................................... 36 2.6.2 Hochimpulsanalyse ........................................................................................ 44 2.6.3 Untersuchung von Ausscheidungen in einer Al-Cu-Mg Legierung............... 52 3 <strong>Positronen</strong>-Mikrosonden.................................................................................................. 61 3.1 Ein Überblick aktueller Projekte................................................................................ 61 3.2 Die Bonner <strong>Positronen</strong>-Mikrosonde (BPM).............................................................. 63 3.2.1 Funktionsweise <strong>der</strong> BPM ............................................................................... 63 3.2.2 Eine miniaturisierte <strong>Positronen</strong>quelle ............................................................ 66 3.2.3 Strahljustage und optische Strahlverkleinerung............................................. 69 4 Plastizität und Materialermüdung.................................................................................... 73 4.1 Nachweis <strong>der</strong> Plastizität <strong>mit</strong> <strong>Positronen</strong> .................................................................... 74 4.2 Abbildung von Deformationszonen – Ein Überblick ................................................ 78 4.2.1 Zerstörende Methoden.................................................................................... 78 4.2.2 Zerstörungsfreie Methoden ............................................................................ 81 4.2.3 Ein kurzer Vergleich <strong>der</strong> Methoden............................................................... 87 4.3 Abbildung von Deformationszonen <strong>mit</strong> <strong>Positronen</strong> .................................................. 89 4.3.1 Die plastische Zone vor einer Rißspitze......................................................... 89