Materialforschung mit Positronen: Von der Doppler-Spektroskopie zur

(siehe Abbildung 4.2 und z.B. [266]). Die Erzeugung von Versetzungen ist also immer an die
Erzeugung von Leerstellen und leerstellenartigen Defekten gekoppelt [267, 268], die mit hoher
Sensitivität mit Positronen nachweisbar sind. In diesem Sinne wird der Anstieg der Versetzungskonzentration
während plastischer Verformung und Ermüdung indirekt über eine Erhöhung
der Leerstellenkonzentration nachgewiesen.
(a)
Gleitrichtung
Burgers-Vektor
(b)
Gleitebene
(c)
(d)
Leerstellen
Agglomerate
Abbildung 4.2: Bewegung einer Schraubenversetzung mit Jogs (Sprüngen außerhalb der Gleitebene).
(a): Glatte Versetzung ohne Spannung. (b): Unter Spannung baucht sich die Versetzung in der Gleitebene
aus. (c): Beim Gleiten hinterläßt sie an den Jogs Ketten von Leerstellen, die sich, wenn es energetisch günstig
ist, zu Agglomeraten (d) zusammenschließen. Nach Hull [266].
Es gibt eine ganze Reihe von experimentellen Techniken zur Charakterisierung und Identifikation
von Störungen der Kristallstruktur. Aber nur wenige bieten einen direkten Zugang zu
atomaren Fehlstellen wie Leerstellen, Versetzungen und Leerstellenagglomeraten. Abbildung
4.1 zeigt einen Überblick über diese Methoden und ihren Sensitivitätsbereich. Die PAS besetzt
darin eine Nische bei atomaren Defekten über einen sehr großen Dynamikbereich der
Fehlstellenkonzentration von 10 -6 bis 10 -2 pro Atom. Die Nachweistiefe läßt sich dabei über
die kinetische Energie der Positronen vom Sub-Nanometerbereich bis zur Größenordung von
Zentimetern einstellen. Im Falle einfacher Fehlstellengeometrien lassen sich die Zerstrahlungsparameter
des Positrons in Metallen, Legierungen und Halbleitern mit ab-initio Methoden
quantenmechanisch berechnen [93]. In einigen Fällen ist so eine Identifikation des Fehlstellentyps
durch Vergleich der Rechnungen mit den experimentellen Ergebnissen möglich.
4.1 Nachweis der Plastizität mit Positronen
Bei den meisten plastisch verformten oder ermüdeten Proben weist die Fehlstellenkonzentration
eine stark inhomogene Verteilung über das Probenvolumen auf. Die Längenskala der
Konzentrationsänderung reicht dabei, abhängig von Versuchsaufbau und Probengeometrie,
von einigen Mikrometern bis zu Millimetern. Ortsauflösungen unter einem Millimeter sind
mit konventionellen Positronenquellen nur schwer zu erschließen und werden erst durch Untersuchungen
mit einem Feinfokus-Strahl möglich.
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