Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

Referenz. Das Minimum bei 20×10 -3 m 0 c, sowie das Maximum bei ca. 33×10 -3 m 0 c stimmen
in Theorie und Experiment hinreichend gut überein. Das erste Maximum in den Meßdaten bei
11.5×10 -3 m 0 c (3d-Elektronen) ist in der Rechnung um ca. 3×10 -3 m 0 c zu niedrigeren Impulsen
hin verschoben. Hier zeigt sich bereits die Abweichung durch die atomare Superposition.
Eine ähnliche Abweichung zwischen Rechnung und Experiment wurde auch für reines Silber
gefunden [191].
Zusammenfassend kann man feststellen, daß die über HMA mit nur einem einzelnen Ge-
Detektor gewonnenen Spektren bis zu Impulsen von ~40×10 -3 m 0 c mit Koinzidenzspektren
und numerischen Rechnungen konsistent sind, wenn eine untergrundfreie Positronenquelle
verwendet wird (z.B.: 68 Ge oder ein Positronenstrahl). Bei einer Gesamtanzahl von Annihilationsereignissen
von einigen 10 8 sind die Elektronenimpulse sogar bis 50×10 -3 m 0 c zugänglich.
Bei der HMA kann mit Zählraten von 1000 – 1500 cps gemessen werden, ohne daß sich
die Energieauflösung des Detektors signifikant verschlechtert. Das ergibt eine deutliche Verbesserung
gegenüber der CDBS, da die Koinzidenzzählrate ungefähr eine Größenordung unterhalb
der Zählrate eines einzelnen Detektors liegt.
Ein weiterer Vorzug der HMA besteht darin, daß sie ohne zusätzliche Hardware in ein vorhandenes
Doppler-Spektrometer implementiert werden kann. Dies ist besonders dann von
Vorteil, wenn sich an einer Anlage aus geometrischen Gründen kein zweiter Detektor anbringen
läßt. In Kombination mit einem Feinfokus-Positronenstrahl kann mittels HMA die chemische
Umgebung von Gitterdefekten ortsaufgelöst gemessen werden, was besonders bei der
Untersuchung von inhomogenen oder plastisch verformten Proben von Interesse ist.
2.6.3 Untersuchung von Ausscheidungen in einer Al-Cu-Mg Legierung
Technisch nutzbare Aluminiumlegierungen erhalten ihre Härte über feinverteilte Ausscheidungen
in der Größenordung von wenigen Nanometern bis zu einigen zehn Nanometern, die
die Versetzungsbewegung effektiv behindern. Die erste ausscheidungsgehärtete Al-Legierung
(3.5-4.5 Gew.% Cu, 1 Gew% Mg) wurde 1906 von A. Wilm durch Zufall entdeckt und von
ihm Duralumin getauft [198]. Die Zugfestigkeit von Duralumin liegt gegenüber reinem Aluminium
beim 5- bis 7-fachen. Als AA 2024 (AlCu4Mg1) findet es bis heute fast unverändert
eine breite Anwendung im Flugzeugbau. Erst 1938 gelang es jedoch, die Struktur reiner Kupfer-Ausscheidungen
mittels Röntgenbeugung aufzuklären [199,200] Diese bilden sich scheibenförmig
auf den {100}-Ebenen des Al-Gitters. Zu Ehren ihrer Entdeckern A. Guinier und
G.D. Preston werden die Cu-Ausscheidungen als Guinier-Preston-Zonen (GPZ) bezeichnet.
Metallurgisch werden Al-Cu-Mg Legierungen durch Lösungsglühen, Abschrecken und Auslagern
hergestellt. Direkt nach dem Lösungsglühen und Abschrecken befindet dich die Legierung
in einem metastabilen Zustand und Cu und Mg liegen in einer übersättigten festen Lösung
vor (supersaturated solid solution). Die Kinetik der Ausscheidungsbildung ist recht
komplex und läuft über mehrere metastabile Phasen ab, was als Ausscheidungssequenz bezeichnet
wird. Die in [201] vorgeschlagene und noch heute akzeptierte Ausscheidungssequenz
für Al-Cu-Mg ist in Abbildung 2.32 skizziert.
Im übersättigten Mischkristall diffundieren die Legierungselemente über einen schnellen,
durch Platzwechselprozesse mit eingeschreckten Leerstellen angetriebenen Mechanismus,
wobei sich metastabile Bindungszustände aus Leerstellen und Legierungsatomen bilden. An
diese lagern sich weitere Legierungsatome an und bilden nach kurzer Zeit Agglomerate aus
wenigen Atomen. Je nachdem, ob sie aus einem Element (Mg, Cu), oder aus beiden bestehen,
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