نویسندگان

بخش فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

در این پژوهش طیف سنج طول عمر نابودی پوزیترونی راه اندازی و توان تفکیک آن بهینه شد. این طیف سنج از نوع سریع-کند بوده و دارای توان تفکیک زمانی 250psاست. برای تحلیل طیف طول عمر نابودی پوزیترون به دست آمده و استخراج مولفه­ های طول عمر و شدت­ های آن­ها از نرم افزار پاسکوال استفاده شده است.  تولید پوزیترون ها از یک چشمه­ی رادیواکتیو 22NaCl به شدت 20 میکروکوری که در ورق مایلاری به ضخامت 7 میکرومتر بسته بندی شده، می­ باشند. به منظور تعیین تصحیحات مربوط به چشمه، اندازه گیری طیف طول عمر پوزیترون در قطعه ­های آلومینوم بدون عیب و ورق­ های مایلار انجام شدند. طیف طول عمر نابودی پوزیترون در نانوپودرهای فریت نیکل و اکسید آهن اندازه ­گیری گردیدند. کوتاه­ترین مولفه به نابودی پوزیتر  ن­های ناجایگزیده در نمونه نسبت داده شد.مؤلفه طول عمر میانی ناشی از نابودی پوزیترون در حفره­های کاتیونی هشت وجهی و چهاروجهی در ساختار اسپینل نمونه­ ها و مقداری هم به نابودی پوزیترون در سطح نانوذرات و خوشه­ های حفره­­ای نسبت داده شد. بلندترین مؤلفه طول عمر ناشی از نابودی pick-off اورتوپوزیترونیم در حفره های بزرگ بین ذرات پودرها می­ باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Positron annihilation lifetime spectroscopy in nickel ferrite and iron oxide nanopowders

نویسندگان [English]

  • S M Asgarian
  • Z Kargar

چکیده [English]

In this study, a positron annihilation lifetime spectrometer was set up and its resolution was optimized. The spectrometer is a fast-slow arrangement with time resolution of 250 ps. To obtain lifetime components and their intensities from analyzing positron annihilation lifetime spectrum, the Pascual software is used. Positrons are from a source of radioactive 22NaCl with 20 μCi activity enclosed in 7μm thick Mylar foil. The source correction to lifetime components and their intensities were carried out though measurements on defect-free Aluminum samples and Mylar foils. The positron annihilation lifetime spectrum in nickel ferrite and iron oxide nanopowders were measured. The shortest component was attributed to the annihilation of nonlocalized positrons in the samples. The intermediate lifetime is due to annihilation of positron in octahedral and tetrahedral cationic vacancies in the spinel structure and to annihilation of positrons in the surface of nanoparticles and vacancy clusters. The longest component is attributed to the annihilation of orthopositronium atoms formed in the large free volumes in the intergranular regions of the nanoparticles through ‘‘pick-off” process.

کلیدواژه‌ها [English]

  • positron annihilation lifetime spectroscopy
  • nickel ferrite nanopowder
  • iron oxide nanopowder
  • octahedral and tetrahedral sites

1. I Beyerlein, A Caro, M Demkowicz, N Mara, A Misra and B Uberuaga, Materials today 16 (2013) 443. 2. R Krause-Rehberg, and H S Leipner, “Positron Annihilation in Semiconductors: Defect Studies”, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg (1999). 3. A Mukherjee, M Banerjee, S Basu, P M G Nambissan, and M Pal, Journal Of Physics D: Applied Physics 46 (2013) 495309. 4. Z Kargar, S M Asgarian, and M Mozaffari, Nucl. Instr. and Meth. B 375 (2016) 71. 5. F Selim, D Solodovnikov, M Weber, and K Lynn, Applied Physics Letters 91 (2007) 4105. 6. B Oberdorfer and R Würschum, Physical Review B 79 (2009) 184103. 7. J Čížek, I Procházka, M Cieslar, R Kužel, J Kuriplach, F Chmelík, I Stulíková, F Bečvář, O Melikhova, and R K Islamgaliev, Physical Review B 65 (2002) 094106. 8. E Tayebfard, A A Mehmandoost Khajeh Dad, M Khaghani, M Jafarzadeh Khatibani, and A M Poorsaleh, Iran. J. Phye. Res. 15, 1 (2015) 34. 12. S Chakrabarti, S Chaudhuri, and P Nambissan, Physical Review B 71 (2005) 064105. 13. S Chakraverty, S Mitra, K Mandal, P M G Nambissan, and S Chattopadhyay, Physical Review B 71 (2005) 024115. 14. P M G Nambissan, C Upadhyay, and H C Verma, Journal of Applied Physics, 93 (2003) 6320. 15. B Nasr, J Amighian, and M Mozaffar, Iran. J. Phye. Res. 6, 1 (2006) 49. 16. A Oorbafrani, P Kameli, and H Salamati, Iran. J. Phye. Res. 8, 3 (2008) 119. 17. M Nasr Isfahani and V Sepelak, Iran. J. Phye. Res 12, 3 (2012) 262. 18. A Bisi, G Gambarini, and L Zappa, Il Nuovo Cimento B 53 (1979) 428. 19. P Jain, S Bhatnagar, and A Gupta, Journal of Physics C: Solid State Physics 5 (1972) 2156. 20. F Becvár, J Cízek, and I Procházka, Acta Physica Polonica A 113 (2008) 1279. 21. F Bečvář, J Čížek, and I Prochazka, Applied Surface Science 255 (2008) 111. 22. T Troev and V Pavlov, Hyperfine Interactions 80 (1993) 999. 23. A V Thorat, T Ghoshal, J D Holmes, P M G Nambissan, and M A Morris, Nanoscale 6 (2014) 608. 24. P J Schultz and K G Lynn, Reviews of Modern Physics 60 (1988) 701. 25. J Smit and H P Wijn, “Ferrites-Physical Properties of Ferrimagnetic Oxides in Relation to Their Technical Applications”, N V Philip’s Gloeilampenfabrieken, Eindhoven, Holland, (1965). 26. M J Puska and R Nieminen, Reviews of Modern Physics 66 (1994) 841. 27. C Hübner, T Staab, and R Krause-Rehberg, Applied Physics A 61 (1995) 203-206. 28. H-E Schaefer, R Würschum, R Birringer, and H Gleiter, Physical Review B 38 (1988) 9545.

تحت نظارت وف بومی