Diffuse Röntgenstreuung an Ni-Pd-Legierungen

Abstract

Inhalt:

1. Einleitung 2. Theoretische Grundlagen 2.1 Die Hamiltonfunktion binärer Legierungen 2.2 Statistische Mechanik binärer Legierungen 2.3 Röntgenstreuung 3. Experiment 3.1 Das System Ni-Pd 3.2 Ordnung in Ni-Pd Legierungen 3.3 Probenpräparation 3.4 Messmethode 3.5 Experimenteller Aufbau 3.6 Durchführung der Experimente 4. Auswertung 4.1 Normierung 4.2 Datenanalyse 4.3 Numerische Berechnung diffuser Streuung 4.4 Anpassung durch Simulated Annealing 4.5 Numerische Ergebnisse 5. Diskussion und Ausblick 5.1 Diskussion 5.2 Ausblick

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Zusammenfassung

In dieser Arbeit wurde die diffuse Röntgenstreuung von Ni-Pd Legierungen untersucht und mit Hilfe theoretischer Modelle zur Beschreibung von kurzreichweitiger Ordnung (SRO) (engl.: Short-Range-Order) und Verzerrung in Legierungen analysiert. Die experimentellen Daten wurden mit der noch jungen Methode der monochromatischen Laue-Streuung in Transmissionsgeometrie, unter Verwendung von Hochenergie-Synchrotronstrahlung und Flächendetektoren (Bildplattendetektor oder CCD-Kamera), gewonnen. Als Proben standen, in der hauseigenen Abteilung für Kristallzucht gewonnene, Legierungseinkristalle der eutektischen Mischung Ni55Pd45 und der Konzentration Ni25Pd75 zur Verfügung. Die Experimente wurden während zweier Messzeiten am Hochenergiemessplatz ID15A an der European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble durchgeführt.

Das System Ni-Pd bietet sich aufgrund verschiedener Eigenschaften als Modellsystem zur systematischen Untersuchung von SRO und Gitterverzerrungen in Legierungen an. Da Ni-Pd Legierungen im gesamten Konzentrationsbereich mischbar sind, eignen sie sich besonders zur Untersuchung von Konzentrationsabhängigkeiten. Die Differenz von ungefähr 10% in der Gitterkonstante lässt Effekte, aufgrund von Verzerrungen im Kristallgitter, erwarten.

An ausgewählten Orten des reziproken Raumes wurde, für die beiden untersuchten Konzentrationen, der Temperatureinfluss auf SRO und Gitterverzerrungen untersucht. Die theoretische Beschreibung der diffus gestreuten Röntgenintensitäten erfolgte mit Hilfe des Spherical-Models und der, von V. Bugaev entwickelten, Ring-Approximation. Ausgehend von bereits vorhandenen Computer-Programmen wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher es ermöglicht, unter Verwendung eines Simulated-Annealing Verfahrens, aus den Streudaten direkt interatomare Wechselwirkungsparameter zu bestimmen. Für die Legierungen Ni55Pd45 und Ni25Pd75 wurden hierzu erste Rechnungen durchgeführt. Die in der Röntgenstreuverteilung beobachteten charakteristischen Strukturen lassen sich damit direkt auf ihren physikalischen Ursprung zurückführen.