正电子湮没寿命光谱对纳米结构MgAl2O4陶瓷自由体积转换的观察

正电子湮没寿命光谱(PALS)技术被认为是分析功能材料和其他材料，包括陶瓷中的自由体积和缺陷的有前途的替代方法之一，玻璃, 聚合物,纳米复合材料等。已经有一些尝试开发一种现象学模型来描述金属粉末中的正电子湮没过程，这些金属粉末包含Cu-、W-、Ni-、某些类型的BaTiO₃和SrTiO₃钙钛矿,纳米晶铁氧体,Ni-Cr合金,In₂O₃纳米晶,辐照W和Fe,复合材料中的水扩散率转变和别的。介绍了分析湮没光谱的不同方法以及具有不同数量成分的分解。结果表明，这些材料中的主要正电子湮没通道可能与正电子俘获和正电子（o-Ps）衰变有关。当使用涉及三个独立组件的分解时，取得了最好的结果。在该模型的框架中，第二个组件描述了通过自由体积缺陷（例如空位簇、粉末颗粒的中性表面或带负电荷的空位，特别是靠近晶界的空位）捕获正电子。最短的部分与无缺陷质量的湮灭有关，并与其他正电子俘获通道和对正电子（p-Ps）轻微混合。最长的第三部分对应于邻正电子（o-Ps）原子衰变。

在这里，我们展示了使用PALS方法研究功能陶瓷材料的自由体积变化的细节。选择纳米结构MgAl₂O₄的技术改性以尖晶石为例，我们表明，对于具有发达孔隙率的陶瓷，正电子湮没通过两个通道揭示：正电子俘获通道和正电子衰变。自由体积缺陷中的正电子俘获通过光谱的第二分量和单个或多个分量的正电子衰变过程来描述，这取决于孔隙度的发展程度和实验配置。当使用所提出的正电子湮没寿命光谱方法时，三个组分在MgAl₂O₄的情况下是最合适的陶瓷。在对第二个组分的分析中，表明技术改进（提高烧结温度）会导致体积收缩并减少与缺陷相关的空隙的数量。这个过程还伴随着纳米孔尺寸的减小（由第三个成分描述），而纳米孔的总数不受影响。此处介绍的正电子湮没寿命谱分析方法可应用于广泛的具有显着孔隙率的功能纳米材料。

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