Positron Annihilation in Solids - NFPL103

• Title: Anihilace pozitronů v pevných látkách
• Guaranteed by: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Faculty: Faculty of Mathematics and Physics
• Actual: from 2019
• Semester: winter
• E-Credits: 3
• Hours per week, examination: winter s.:2/0, Ex [HT]
• Capacity: unlimited
• Min. number of students: unlimited
• 4EU+: no
• Virtual mobility / capacity: no
• State of the course: taught
• Language: Czech
• Teaching methods: full-time
• Additional information: http://physics.mff.cuni.cz/kfnt/vyuka/anihilace/index.html
• Guarantor: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Teacher(s): prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Classification: Physics > Solid State Physics

Annotation

English

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.

Last update: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (14.05.2019)

Czech

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.

Last update: Chlan Vojtěch, doc. RNDr., Ph.D. (14.05.2019)

Aim of the course

English

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.

Last update: KFNTJC/MFF.CUNI.CZ (17.04.2008)

Czech

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.

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)

Course completion requirements

English

oral exam

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Czech

ústní zkouška

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Literature

English

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).

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Czech

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).

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (17.01.2019)

Teaching methods

English

lecture

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Czech

přednáška

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)

Requirements to the exam

English

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.

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Czech

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

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)

Syllabus

English

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

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)

Czech

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

Last update: Čížek Jakub, prof. Mgr., Ph.D. (06.10.2017)