Anihilace pozitronů v pevných látkách - NFPL103

• Anglický název: Positron Annihilation in Solids
• Zajišťuje: Katedra fyziky nízkých teplot (32-KFNT)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2019
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština
• Způsob výuky: prezenční
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: http://physics.mff.cuni.cz/kfnt/vyuka/anihilace/index.html
• Garant: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Fyzika pevných látek

Anotace

čeština

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (14.05.2019)

Elementární principy pozitronové anihilační spektroskopie (PAS). Přehled subatomové fyziky a jaderných experimentálnich metod nezbytných pro PAS. Pozitrony a pozitronium v kondenzovaných soustavách. Základní experimentálni techniky PAS: spektrometrie dob života pozitronu, měřeni Dopplerova posuvu, úhlové korelace anihilačnich fotonů. Využití PAS ke studiu elektronové struktury, poruch mříže a volného objemu. Hlavní oblasti aplikace PAS: kovy, polovodiče, polymery. Vhodné pro studenty fyziky, učitelstvi i pro PGDS se zájmem o všeobecný přehled o PAS.

angličtina

Poslední úprava: doc. RNDr. Vojtěch Chlan, Ph.D. (14.05.2019)

Basic principles of positron annihilation spectroscopy (PAS). Subatomic physics and nuclear experimental methods relevant to PAS. Positrons and positronium in condensed matter. Basic experimental techniques of PAS: positron lifetime spectrometry, measurements of Doppler shift, angular correlations of annihilation photons. The applications of PAS to the investigations of the electonic structure, lattice defects and free volume. The main application areas of PAS: metals, semiconductors and polymers. For students of physics courses, teaching, and doctoral students.

Cíl předmětu

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (06.10.2017)

Cílem předmětu je získat základní znalosti o interakci pozitronů s pevnou látkou, záchytu pozitronů v defektech a anihilací pozitronů v pevných látkách.

Student se dále seznámí s metodami využití anihilace pozitronů pro studium defektů v pevných látkách.

angličtina

Poslední úprava: KFNTJC/MFF.CUNI.CZ (17.04.2008)

Student obtains basic knowledge about positron interaction with solid matter, positron trapping at defects and positron annihilation.

In addition, applications of positron annihilation spectroscopy for defect studies will be described.

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)

ústní zkouška

angličtina

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)

oral exam

Literatura

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (17.01.2019)

A. Dupasquier, A.P. Mills (eds.): Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi", IOS Press, Varenna (1995).

R. Krause-Rehberg, H.S. Leipner: Positron Annihilation in Semiconductors, vol. 127 of Springer Series in Solid-State Sciences, Springer-Verlag, Berlin (1999).

P. Hautojärvi in: Positrons in Solids, ed. P. Hautojärvi, Springer-Verlag, Berlin (1979).

W.R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1987).

P. Coleman, Positron Beams and Their Applications, Word Scientific Publishing, Singapore (2000).

Y.J. Jean, P.E. Mallon, D.M. Schrader, Principles and Applications of Positron & Positronium Chemistry, Word Scientific, Singapore (2000).

J. Čížek: Characterization of lattice defects in metallic materials by positronannihilation spectroscopy: A review, J. Mater. Sci. Technol. 34, 577-598 (2018).

angličtina

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)

A. Dupasquier, A.P. Mills (eds.): Proceedings of the International School of Physics "Enrico Fermi", IOS Press, Varenna (1995).

R. Krause-Rehberg, H.S. Leipner: Positron Annihilation in Semiconductors, vol. 127 of Springer Series in Solid-State Sciences, Springer-Verlag, Berlin (1999).

P. Hautojärvi in: Positrons in Solids, ed. P. Hautojärvi, Springer-Verlag, Berlin (1979).

W.R. Leo: Techniques for Nuclear and Particle Physics Experiments, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg (1987).

P. Coleman, Positron Beams and Their Applications, Word Scientific Publishing, Singapore (2000).

Y.J. Jean, P.E. Mallon, D.M. Schrader, Principles and Applications of Positron & Positronium Chemistry, Word Scientific, Singapore (2000).

J. Čížek: Characterization of lattice defects in metallic materials by positronannihilation spectroscopy: A review, J. Mater. Sci. Technol. 34, 577-598 (2018).

Metody výuky

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (06.10.2017)

přednáška

angličtina

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)

lecture

Požadavky ke zkoušce

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (06.10.2017)

V rámci zkoušky student odprezentuje jím vybrané téma z anihilace pozitronů formou krátké prezentace (15 min) simulující příspěvek na konferenci s následnými dotazy.

angličtina

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (10.06.2019)

Student has to present a short talk (15 min) about subject of his choice related to positron annihilation and answer questions related to his talk.

Sylabus

čeština

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (06.10.2017)

Základní vlastnosti pozitronů

Anihilace páru pozitron-elektron

Zdroje pozitronů

Pozitrony v látkovém prostředí: Termalizace, difuze a dolet pozitronů v prostředí

Záchyt pozitronů defekty, jednoduchý záchytový model

pozorovatelné spojené s procesem anihilace pozitronu

• doba života pozitronů

• Dopplerův posuv energie

Základní experimentální techniky

• měření doby života pozitronů

• měření úhlových korelací

• Dopplerovské rozšíření anihilačního fotopíku

• koincidenční měření Dopplerovského rozšíření

• svazky pomalých pozitronů s nastavitelnou energií

pozitronová anihilační spektroskopie v kovech, polovodičích a izolátorech

• elektronová struktura a defekty

• záchyt pozitronů ve vakancích

• záchyt pozitronů v dislokacích

• záchyt pozitronů v precipitátech, afinita pozitronu

• lokální chemické okolí defektů

Ab-initio teoretické výpočty pozitronových parametrů

Pozitronium (Ps)

• Základní vlastnosti Ps

• Tvorba, chování a anihilace Ps v látkovém prostředí

• Ps jako sonda volných objemů v pevných látkách

angličtina

Poslední úprava: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D. (06.10.2017)

Basic properties of positrons

positron annihilation with electron

positron sources

positrons in solids: thermalization, diffusion, implantation profile

positron trapping in defects, simple trapping model

observables related to positron annihilation

• positron lifetime

• Doppler shift in energy of annihilation radiation

basic experimental techniques

• positron lifetime spectroscopy

• angular correlation of annihilation radiation

• Doppler broadening of annihilation photo-peak

• coincidence Doppler broadening spectroscopy

• variable energy slow positron beams

positron annihilation spectroscopy in metals, semiconductors and insulators

• electron structure and defects

• positron trapping in vacancies

• positron trapping at dislocations

• positron confinement in precipitates, positron affnity

• local chemical environment of defects

Ab-initio calculations of positron annihilation observables

Positronium (Ps)

• basic properties of Ps

• formation, behavior and annihilation of Ps in solids

• Ps as a probe of open volume