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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:93-opus-19727
URL: http://elib.uni-stuttgart.de/opus/volltexte/2004/1972/
Diffuse Röntgenstreuung an binären Legierungen
Diffuse X-ray Scattering from Binary Alloys
Schöps, Andreas
pdf-Format:
Dokument 1.pdf (14.970 KB)
SWD-Schlagwörter:
Binäre Legierung , Diffuse Streuung , Harte Röntgenstrahlung , Nahordnung , Entmischung
Freie Schlagwörter (Deutsch):
Abschirmeffekte , Cu3Au , Cu3Pd , Au-Ni
Freie Schlagwörter (Englisch):
binary alloys , diffuse high energy X-ray diffraction , short-range order , phase separation , screening effects
PACS - Klassifikation:
64.60.Cn , 61.66.Dk , 61.10.Nz , 64.60.Qb
Institut 1:
Institut für Theoretische und Angewandte Physik
Institut 2:
Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme
Fakultät:
Fakultät Mathematik und Physik
DDC-Sachgruppe:
Physik
Dokumentart:
Dissertation
Hauptberichter:
Dosch, Helmut (Prof. Dr.)
Sprache:
Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung:
12.01.2004
Erstellungsjahr:
2003
Publikationsdatum:
21.12.2004
Kurzfassung auf Deutsch:
Zum theoretischen Verständnis moderner Hochleistungslegierungen
und deren zielgerichtete Weiterentwicklung ist die Kenntnisse der
effektiven Paar-Wechselwirkungspotentiale von entscheidender
Bedeutung. Mit der diffusen Nahordnungsstreuung ist ein
experimenteller Zugang zu diesen Potentialen in binären
Legierungskristallen möglich.
In dieser Arbeit wird eine neue Technik zur Messung diffuser
Streusignale von vorgestellt, welche auf der Verwendung von
hochenergetischen Röntgenstrahlen und Flächendetektoren basiert.
Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden mit Punktzählern wird damit
eine höhere Datenqualität bei gleichzeitiger Verringerung der
Meßzeit um mehrere Größenordnungen erreicht. Zu diesem Zweck wurde
auch eine spezielle HV-Probenumgebung konstruiert.
Erste Experimente wurden an Kristallen der als wohlverstanden
geltenden Modellsysteme für Ordnungsphänomene Cu3Pd- und Cu3Au
durchgeführt. Dabei war es erstmals möglich, mit Hilfe von
Röntgenbeugung ein Abbild der durch die Fermi-Oberflächen
induzierten Abschirmeffekte in der Nahordnung dieser beiden
binären Legierungen zu erhalten.
Bei Experimenten am System Cu-Mn wurden deutliche Anzeichen für
ein nichtanalytisches Verhalten der effektiven
Wechselwirkungspotentiale und damit auch der diffusen
Nahordnungsstreuung in der Umgebung des Gamma-Punktes beobachtet.
Dies bestätigt Vorhersagen neuer effizienter Methoden zur
theoretischen Beschreibung der Energetik und des
Nahordnungsverhaltens binärer Systeme.
Im System Au-Ni konnten durch die parallele Datenerfassung in
ganzen Ebenen des reziproken Raums konkurrierende
Nahordnungstendenzen beobachtet werden. Weiterhin erlaubte die
Zeitauflösung der Meßmethode, die Nukleationsprozesse bei der
Entmischung des Systems in-situ zu beobachten. Dabei zeigten sich
zwei unterschiedliche Nukleationskanäle, die auf einen sehr
komplexen Einfluß des Wechselwirkungspotentials auf den
Phasenseparationsprozeß in diesem System hindeuten.
Kurzfassung auf Englisch:
Information about the effective pair interaction potentials is
essential for the theoretical understandig of todays
high-performance multicomponent alloys. Without this data a
purposive design of new alloys is not feasible. An experimental
tool which gives access to these potentials in crystalline
materials is diffuse scattering.
In this thesis a new experimental technique for recording the
diffuse scattering from crystals is presentend. It is based on the
application of high energy X-rays and area detectors. In
comparison to conventional techniques using point detectors the
data aquisition time can be decreased by several orders of
magnitude while the quality of the datasets is incrased. For this
purpose a special sample environment was designed.
First experiments were carried out on Cu3Au- and Cu3Pd-crystals,
which are known as model systems for ordering phenomena in binary
alloys. Subtle effects on the short range order which are induced
by screening effects related to the Fermi surface in these alloys
were clearly visible in the recorded images. It was the first time
these effects could be resolved quantitavely using X-ray
diffraction.
Experiments on the Cu-Mn system revealed clear indications for a
nonalytic behaviour of the effective pair interaction potentials
at the Gamma-point. This phenomenon was predicted by new and
effcient theoretical concepts for the description of the
energetics and ordering phenomena in binary alloys.
In the experiments on the phase separating Au-Ni system different
competing short range ordering tendencies could be observed. This
was possible due to the capability of parallel recording of the
intensity in entire planes of reciprocal space. The time
resolution of the experimental technique made it feasible to
observe in-situ two different nucleation channels during phase
separation. This points towards complex effects of the effective
pair interaction potential on kinetic phenomena in Au-Ni.