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Engineering

전 Situ 수사 현장에서 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우

doi: 10.3791/57657 Published: June 7, 2018

Summary

여기, 우리 현재 금속 유리 구조 변환의 전 situ와 현장에서 조사를 설명 하는 프로토콜. 우리 hyperfine 상호 작용을 검사 하는 핵 기반 분석 방법 채택. 우리 Mössbauer 분 광 분석의 적용 및 온도 제어 실험 동안 싱크 로트 론 방사선의 핵 전달 분산을 보여 줍니다.

Abstract

우리는 두 핵 기반 분석 방법 금속 안경 철 기반 (MGs)의 microstructural 배열의 수정 따를 수 있는의 사용을 보여 줍니다. 그들의 무 조직 성격에도 불구 하 고 hyperfine 상호 작용의 식별에는 희미 한 구조 수정 발표 했다. 이 목적을 위해 우리 57안정적인 철 동위 원소 핵 수준 즉 Mössbauer 분 광 분석 및 싱크 로트 론 방사선의 핵 앞으로 산란 (NFS) 중 핵 공명을 활용 하는 두 가지 기술을 채용 했습니다. (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 MG 시 열 처리의 효과 각각 전 situ현장에서 실험의 결과 사용 하 여 설명 합니다. 두 방법 모두는 hyperfine 상호 작용에 민감한, 정보 구조 배열에 자석 미세에 쉽게 사용할 수입니다. Mössbauer 분석 수행 현장 전 자기 미세 하 고 구조 배열 특정 한 조건 (온도, 시간), 어 닐 링 후 실 온에서 나타납니다 어떻게 하는 것을 설명 하 고 따라서이 기술은 꾸준한 검사 상태. 다른 한편으로, NFS 데이터는 동적으로 온도 변경 하는 동안 기록 된 현장에 및 NFS 과도 상태 검사. 두 방식 모두를 사용 하 여 상호 보완적인 정보를 제공합니다. 일반적으로, 그들은에 그것은 그것의 정상 상태 뿐만 아니라 과도 상태를 아는 것이 중요 하 어떤 적당 한 시스템에 적용할 수 있습니다.

Introduction

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녹아의 급속 한 냉각에 의해 준비 하는 철 기반의 MGs 수많은 응용1산업으로 매력적인 자료를 나타냅니다. 특히 이후 그들의 자기 특성 종종 기존의 (폴 리) 결정 합금2,3보다 우량 하다. 그들의 유리한 매개 변수에서 더 나은 혜택을 높은 온도에 그들의 응답을 알려져야 한다. 온도 증가 함께 비정 질 구조 편안 하 고, 마지막으로, 결정 화 시작. 일부 유형의 MGs에이 그들의 자기 매개 변수 악화도 이어질 수 있습니다 그리고, 따라서, 가난한 성능. 그러나 있다,, 특별 한 구성4,5,6,7 에 새로 형성된 된 결정 곡물은 아주 좋은, 일반적으로 약 30 아래 철 기반 MGs의 여러 가족 nm 크기에서. 나노 구조를 안정화 하 고 따라서, 넓은 온도 범위8,9이상의 적절 한 자기 매개 변수를 보존 한다. 이들은 소위 nanocrystalline 합금 (NCA)입니다.

특히 고온 및 거친 조건 (이온화 방사선, 부식, )에서 MGs의 장기 성능 신뢰성 그들의 행동과 개별 물리적 매개의 철저 한 지식을 요구 한다. MGs 비정 질 이기 때문에, 그들의 특성에 적합 한 분석 기법의 구색은 다소 제한. 예를 들어 회절 메서드 amorphicity의 확인에 대해서만 사용할 수 있는 광범위 하 고 특색이 없는 반사를 제공 합니다.

그것은 주목할 만한 몇 가지, 일반적으로 존재 하는 간접적인 방법을 제공 하는 빠른 비파괴 MGs (예를 들면, 원리를 감지 하는 magnetostrictive 딜레이 라인)의 특성. 이 메서드는 이질성의 존재를 포함 하는 구조 및 스트레스 상태의 빠른 특성을 제공 합니다. 그것은 advantageously 빨리 적용 하 고 MG의 전체 길이 따라 비 파괴적인 특성 리본10,11.

공 진 원자의 로컬 원자 배열 민감하게 반영 하는 hyperfine 상호 작용을 통해 무질서 구조 배열에 대 한 자세한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 또한, 토폴로지 및 화학 단거리 순서 변화 계시 될 수 있다. 이 점에서, 같은 핵 자기 공명 (NMR) 분석 및 Mössbauer 분 광 분석 방법, 둘 다 철 핵 57에 수행,12,13고려 되어야 한다. 이전 메서드는 자기 쌍 극 자 hyperfine 상호 작용을 독점적으로 응답을 제공 한다, 후자는 전기 4 중 극 상호 작용에도 민감한입니다. 따라서, Mössbauer 분석 동시에 사용할 수 있는 정보를 구조 배열 공명 철 핵14의 자기 상태를 만든다.

그럼에도 불구 하 고, 적당 한 통계를 얻으려면, Mössbauer 스펙트럼의 수집 몇 시간 일반적으로 걸립니다. 이 제한 온도 따른 실험을 상상 하는 경우에 특히 고려 되어야 한다. 실험 기간 동안 적용 되는 온도 조사 MGs15구조 수정 하면 됩니다. 따라서,만 해 라 전 실험 샘플을 먼저 특정 온도에서 단련 되었고 주위 조건에 반환 후에 상 온에서 수행 신뢰할 수 있는 결과 제공 합니다.

열 처리 중 MG 구조의 진화 정기적으로 싱크 로트 론 방사선 (DSR), 차동 스캐닝 열 량 측정 (DSC)의 예를 들어 x 선 회절으로 신속한 데이터 수집을 사용할 수 있는 분석 기법에 의해 공부 된다 또는 자기 측량입니다. 현장에서 실험 가능 하지만, 획득된 정보 구조 (DSR, DSC) 또는 자석 (마그네틱 데이터) 기능을 염려 한다. 그러나, DSC (그리고 자기 측정)의 경우는 결정 화 동안 등장 (나노) 곡물의 종류의 식별 불가능 합니다. 다른 한편으로, DSR 데이터 조사 시스템의 자기 상태를 나타내지 않습니다. 이 상황에 대 한 해결책은의 hyperfine 상호 작용 하 게 하는 기술 사용: 싱크 로트 론 방사선16의 NFS. 그것은 핵 공명 산란 과정17을 이용 하는 방법의 그룹에 속한다. Synchrotrons, 온도의 제 3 세대에서 NFS를 얻은 방사선의 매우 높은 광채 때문 제자리에 조건 하에서 실험 되었다 가능한18,,1920,21 ,,2223.

Mössbauer 분 광 분석 및 NFS 57철 핵의 에너지 레벨 사이 핵 공명에 관련 된 동일한 물리적 원리에 의해 규율 됩니다. 그럼에도 불구 하 고, 에너지 도메인에서 전 검사 hyperfine 상호 작용, 동안 후자 제공 한다 시간 영역에서 interferograms를. 이 방법에서는, 두 방법에서 얻은 하는 결과 동일 하 고 보완. NFS 데이터를 평가 하는 합리적인 물리적 모델을 설립 해야 합니다. 첫 번째 견적을 제공 하는 Mössbauer 분 광 분석의 도움으로이 어려운 작업을 수행할 수 있습니다. 이 두 메서드 간의 complementarity 과도 상태를 검사 하는 현장에서 NFS Mössbauer 분석 반영 안정 상태, 초기 및 최종 상태는 소재 공부 해 라 예의 의미 합니다.

핵 공명의 이러한 두 가지 덜 일반적인 방법의 세부 선택 응용 프로그램에서이 문서에서 설명: 여기, 우리가 구조 수정 (Fe2.85공동1)778Cu1에서에서 발생 하는 조사에 적용 B14 MG 열 처리에 노출. 이 문서와 결국 재료의 종류와 비슷한 현상의 조사에 대 한 이러한 기법을 사용 하는 연구자의 관심을 끌어 노력 하겠습니다.

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Protocol

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1입니다. 준비는 MG의

참고: Mössbauer 분석 함께에서 NFS의 진단 기능의 광범위 한 범위를 설명 하는 적절 한 MG 조성 설계 되었습니다, 즉 (Fe3공동1)768세제곱1B15 (at.%). 이 시스템 결정의 아래 상자성 상태로 강자성에서 자기 전환을 보여줍니다. 또한, 첫 번째 결정 화 단계에서 등장 하는 정자 형성 숨은 참조-Fe, Co 단계. 코발트 철 bcc 격자의 원자 위치 일부를 대체 하기 때문에 편차 각 hyperfine 상호 작용에서 발생 합니다.

  1. 용 해의 준비
    참고: Mössbauer 분 광 분석 및 NFS 조사 샘플에 존재 하는 57철 핵의 hyperfine 상호 작용을 통해 로컬 원자 배열 스캔. 그러나 모든 철 동위 원소 중이 안정 된 핵 종의 자연적인 풍부는, 단지 2.19%. NFS 실험 현장에서 의 획득 시간 감소, 57철 동위 원소의 상대 콘텐츠 약 50% 증가 한다.
    1. 석 영 유리 도가니 (원통형 모양 15 m m의 직경을 가진), 벽에서 si 콘텐츠 가능한 오염을 피하기 위하여 질 화 붕 소의 내부 벽을 커버 및 삽입 매우 풍부한 57Fe의 0.4050 g (~ 95%)와 표준의 0.5267 g 전해 순수한 철 (순도 99.95%)이이 도가니를. 혼합물의 총 질량 0.9317 g 및 ca. 50 57철의 동위 원소 풍부를 보장 합니다.
      참고: 안정적인 57철 동위 원소의 높은 가격 때문에 낮은 질량에 그것의 양을 최적화 합니다. 57Fe의 약 500 밀리 그램 약 1.5 g을 용 해의 전체 무게를 위해 충분 해야 합니다. 이것은 준비 장비의 낮은 기술 한계 이다.
    2. 같은 석 영 유리 도가니에 전해 Co (99.85%)의 0.3245 g, Cu (99.8%)의 0.0184 g, 모 (99.95%)의 0.2222 g 및 결정 B (99.95%)의 0.0470 g을 추가 합니다. 혼합물의 총 질량 1.5438 g 및 분말의 의도 구성은 (Fe3공동1)768세제곱1B15합니다.
    3. 산화을 피하기 위해 보호 (4N8) 아르곤 분위기에서 석 영 유리 도가니에 유도 열에 의해 표준 전해 물질의 획득된 혼합물을 녹여 고 90-120 kHz의 고주파 필드를 사용 합니다.
      참고: 무선 주파수 분야 도가니에서 개별 부품의 혼합을 보장 합니다. 녹아 형성 될 때 그들의 혼합 수익금 에디 전류의 도움으로 더. 가루 혼합물을 녹여 액체를 형성 하는 충분 한 시간을 허용 합니다. 육안 검사 만으로는 결과 액체의 온도 측정할 필요가 있다.입니다.
    4. 도가니에서 얻은 작은 주 괴를 제거 합니다. 시각적으로 그 표면에 슬 래그 명소의 흔적의 발생을 확인 합니다. 경우, 기계적 연마 하 여 그들을 제거 합니다.
  2. 리본 모양 샘플의 준비
    1. 기구를 사용 하 여 평면 흐름 캐스팅에 대 한. 이러한 디바이스의 예는 그림 1에 표시 됩니다.
      참고: 석 영 튜브 내부 용융 냉각 바퀴 공중에서 회전에 아칸소 흐름에 의해 퇴 학. 냉각 바퀴는 운영된 (예를 들면, 진공 또는 불활성 가스 환경)이이 구성에 대 한 용 해의 특별 한 대기의 상태에 대 한 필요가 있다.
    2. 주 괴 (~1.5 g)의 작은 무게 때문에 석 영 튜브 직경 0.8 m m의 둥근 구멍에 노즐을 선택 합니다. 내부 주 괴를 넣고 유도 난방을 사용 하 여 녹아. 1280-1295 ° c.에는 용융 온도 유지
    3. 40 m/s 냉각 바퀴의 표면 속도 조정 합니다.
    4. 공중에서 회전 냉각 바퀴 주위 조건 하에서, 즉, 용융 캐스팅.
      참고: 결과 리본 이며 약 1.5-2 m m, 폭 25-27 µ m 두께, 길이 5 미터. 주변 공기 분위기를 생산 하는 동안 노출 됐다, 리본 메뉴의 공기 측 바퀴 반대쪽에에서 있던 냉각 바퀴와 직접 접촉, 매트 (둔)은 광학 반짝 (광택)입니다. 이 미묘한 리본 질 용 해의 낮은 질량에서 유래한 다. 따라서, 개별 요소의 낮은 입력된 질량 생산된으로 침묵 리본의 최종 화학 성분 확인 하는 것이 중요 하다.
  3. 리본 메뉴의 최종 화학 성분의 확인
    1. (최대 5) 여러 준비의 짧은 조각, 그것의 길이 따라 생산의 다른 부분에서 그들을 선택 하는 각 질량의 대략 0.70 m g. 데.
    2. 모든 단일 조각의 리본 집중된 (67%)의 1 mL에 녹 HNO3 산 및 솔루션의 50 mL 전체 볼륨에 도달 하는 물으로 채우기.
    3. 유도 결합된 플라즈마 (ICP OES)와 광 방출 분 광 분석에 의해 모와 B의 내용을 확인 합니다. 악기의 설명서에 제공 된 외부 교정의 메서드를 사용 합니다. 다음 파장에서 신호 기록: 203.844에서 모 nm, 204.598 nm, 그리고 249.773에서 B nm.
    4. 불꽃 원자 흡수 분 광 분석 (F-AAS) Fe, Co, Cu의 콘텐츠를 결정 합니다. 악기의 설명서에 제공 된 외부 교정의 메서드를 사용 하 고이 파장 선택: 248.3에서 Fe nm, 240.7 nm, Co 및 Cu 324.7에 nm.
  4. 생산된 리본의 구조적 특성
    1. 브래그-Brentano 기하학; x 선 회절 (XRD)을 수행 하 여 생산된 리본의 비정 질 특성 확인 Cu 양극을 사용 하 여 0.154056의 파장으로 nm, 기록 회절 패턴에서 20-100 ° 2Θ의 20의 수집 시간과 0.05 °의 각도 단계 한 지점에 대 한 s.
      참고: 그림 2에 표시 된 것과 같은 광범위 한 반사 봉우리는 비정 질 샘플의 XRD diffractogram 특징 이다. 아니 좁은 줄 정자의 존재를 나타내는 존재 해야 합니다.
    2. 약 3-5 밀리 그램의 총 질량을 가진 생산된 리본의 작은 조각을 준비 하 고 DSC 장비의 흑연 도가니에 그들을 배치.
      참고: 길이 약 2 m m의 작은 조각 수 수에서 잘라 리본이 위 여.
    3. Ar 분위기에서 50-700 ° C의 온도 범위에서 10 K/min의 온도 램프와 DSC 실험을 수행 합니다.
    4. 결정 Tx1, DSC 곡선에 가장 뚜렷한 피크의 꼬임에는 발병의 온도 확인 합니다.
      참고: 결정 Tx1 의 발병의 온도 화살표로 그림 3 에 표시 됩니다.
    5. 5 온도 어 닐 링의 더 전 원래의 어 닐 링에 대 한 기무사에 사전 결정 및 결정 화 영역을 커버를 선택 했다.
      참고: 우리의 경우, 적절 한 온도 370, 410, 450, 510, 및 550 ° C에 그림 3과 같이.
  5. 라 전 어 닐 링
    1. 5 개 그룹을 준비 ~ 7 cm 긴 조각 (전체 길이)로 침묵 리본. 개별 리본 길이 1 m 이상 이어야 한다.
    2. 라 전 어 닐 링로 (그림 4)를 사용 합니다. 대상 온도를 설정 하 고 그것의 안정화를 위한 15 분을 기다립니다.
      참고:로 디자인 등온 어 닐 링을 위한 최소한의 발병 시간을 보장합니다. 이 두 부분으로 구성: 상단 및 낮은 온도 균질 화기 역할을 대규모 니켈된 구리 블록 라운드. 온도 조절 및 안정화의 높은 역학과 블록 Kanthal A 지구 열. 대상 온도 단계 1.4.5에서에서 결정 하는.
    3. 철수 하 고 열적으로 안정 영역에는 리본 메뉴의 삽입 합니다. 이렇게 하려면 두 개의 블록 사이의 7-10 m m 간격 열고 중심에는 온수에 직접 리본 슬라이드.
    4. 즉시 격차를 닫습니다. 이 방법에서는, 샘플의 온도 미만 5에서로 온도 달성 내 0.1 K 차이 s.
    5. 370, 410, 450, 510, 및 표면 산화를 방지 하기 위해 진공에서 30 분 동안 550 ° C에서 열 처리를 수행 합니다.
    6. 어 닐 링, 후가 열된 리본을 제거 하 고 진공 시스템 내부의 차가운 기판에 배치 합니다. 이 실내 온도에 샘플의 빠른 냉각을 보장 합니다.
      참고: 열 처리로에 침묵 하는 리본 메뉴의 구조적인 변화는 결국 원래 비정 질 재료의 결정 화를 유도 합니다.

2입니다. 조사 방법

  1. Mössbauer 분 광 분석
    참고: 57Fe 공부 MG의 생산에서 약 50%로 농축 하는 철의 사용 NFS 실험 현장에서 충분히 짧은 수집 시간을 보장 합니다. 다른 한편으로, 리본의 유효 두께 크게 증가 했다. 이 기존의 전송 형상 실험에 기록 된 흡수 Mössbauer 스펙트럼 라인의 매우 높은 확대에 관련 된 문제를 제기 한다. 그 때문에 Mössbauer 분 광 분석의 표면 민감한 기술을 고려해 야 합니다. 즉, 변환 전자 Mössbauer 분 광 분석 (CEM) 및 변환 x 선 Mössbauer 분 광 분석 (CXMS)을 적용할 수 있습니다. 쌤 약 200의 깊이에 표면 영역을 검사 하는 동안 nm, CXMS 제공 정보에 대 한 아래로 확장 하는 더 깊은 지역에서 5-10 µ m.
    1. 쌤/CXMS 실험;에 대 한 샘플을 준비 6-8 조각 사용 ~ 한 샘플 1 cm 긴 리본.
    2. 1 x 1 cm2;에 대 한의 소형 영역을 형성 하는 알루미늄 홀더를 리본 사이드-의해-측면 연결 접착 테이프를 사용 하 여 리본;의 끝에 모든 리본은 그들의 공기 측면과 위쪽으로 배치 되어야 합니다.
      주: 리본와 소유자 사이 전기 접촉 그리고 접착 테이프의 남아 (8 x 10 m m2)에 대 한 샘플의 중앙 부분 이다, 예를 들어, 어떤 표면 오염에서 깨끗 한 확인 하십시오.
    3. 쌤/CXMS 검출기에 샘플 알루미늄 홀더를 삽입 합니다.
    4. 측정, 전에 철저 하 게 씻는 다 모든 잔여 공기를 추방 하 감지 가스 스트림 내부 탐지기 볼륨. 이 절차를 달성 하기 위해 10-15 분을 허용 합니다.
    5. 니 들 밸브 3 mL/min를 여 검출기를 통해 가스 흐름을 조정 합니다.
    6. 검출기에 높은 전압을 연결: 일반적인 값은 약 1.2 kV 쌤과 약 200 CXMS에 대 한 더 높은 V에 대 한.
    7. 에 쌤 기록과 일정 가속 분석기를 사용 하 여 CXMS Mössbauer 스펙트럼 갖춘 57Co/Rh 방사성 소스. 설명서에 따라 실내 온도에 가스 검출기는 분석기를 작동 합니다.
    8. 그 + 채널4 와 Ar + 채널4 가스 혼합물, 각각 가득 가스 검출기 변환 전자와 x-레이 검색을 수행할. 두 경우 모두에서 10%에서 채널4 의 금액을 유지.
    9. 조사 리본의 바퀴 쪽 단계 2.1.2 2.1.8 반복 합니다.
    10. 기구의 속도 교정14 는 얇은 (12.5 µ m) α-Fe에 호 일을 사용 하 여 수행 합니다.
    11. 평가 쌤/CXMS 스펙트럼; 얻은 이성질체 shift 값 보정 α-Fe 호의 실내 온도 Mössbauer 스펙트럼에 관하여 인용.
      참고: 획득된 Mössbauer 스펙트럼 평가할 수 있습니다 적합 한 피팅 코드, 예를 들어 Confit 소프트웨어24로.
  2. NFS
    1. 적당 한 핵 공명 beamline는 싱크 로트 론에서 사용 하 여 NFS 실험을 달성. 가능한 옵션: ID 18 그 르노 블, 프랑스에 유럽 싱크 로트 론 방사선 시설 (ESRF)에. 25
    2. 14.413는 광자 빔 에너지를 조정의 대역폭으로 케빈 ~ 1 백만 전자 볼트.
    3. 진공로에서 조사 MG의 약 6 m m 긴 리본을 놓습니다.
    4. 기록 NFS 시간-도메인 패턴 10 K/분 사용 1-분의 램프와 최대 700 ° C의 온도에 샘플의 연속가 열 하는 동안 시간 간격 전체는 제자리에서 어 닐 링 과정 중 실험 데이터의 수집에 대 한.
      참고: NFS 실험의 전송 형상 hyperfine 상호 작용에 대 한 정보는 샘플의 대량에서 가져온 보장 합니다.
    5. (, www.nrixs.com) 적당 한 소프트웨어를 사용 하 여 NFS 실험 데이터를 평가 합니다.
      참고: 한 현장에서 실험 하는 동안 일반적으로 최대 100 NFS 시간 도메인 패턴 기록 됩니다. CONUSS 소프트웨어 패키지26,27에 의해 그들의 평가 동안28자동 모드 같은 엄청난 데이터 양을 평가할 수 있는 허버트 라는 특별 한 자유 소프트웨어의 응용 프로그램을 고려 하십시오.

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Representative Results

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그림 2 의 XRD 패턴 광범위 한 특색이 회절 피크를 전시 한다. 관찰 반사 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 MG의 생산된 리본 XRD 비정 질 임을 입증.

그것의 감도 인해 XRD는 제 막 표면 결정 화에 몇 가지 제한이 있습니다. MG의 미만 약 2-3%에 정자의 존재가 중요 합니다. 따라서, '비정 질 XRD' 용어는 때때로 사용 된다.

그림 3 에 기록 된 DSC에 초기 감소는 침묵으로 MG, 이루어지는의 적당 한 온도에서 열 처리 하는 동안 최대의 구조적 이완 기인한 ~ 400 ° c. DSC 신호의 다음과 같은 뚜렷한 감소 결정의 첫 번째 단계에 해당합니다. 결정 화 개시의 온도 약 400 ° C 10 K/min의 램프와 함께. 어 닐 링의 선택한 온도 단단한 원형으로 표시 됩니다.

여러 개의 격자 상수 이상 긴 범위 질서 번역 대칭을 전시 하는 결정 격자에 공명 철 원자의 잘 정의 된 위치 해당 Mössbauer 스펙트럼에 좁은 스펙트럼 라인을 제공 합니다. 개별 구조 준비에 대 한 고유한 스펙트럼 파라미터의 개별 값 및,이 방법에서는, 그들은 다른 크리스탈 단계의 식별에 대 한 지문 역할 수 있습니다.

다른 한편으로, 무질서 비정 질 재료에 비 해당 원자 위치 스펙트럼 선의 확대 될. 따라서, 관련된 스펙트럼 매개 변수가 그들의 각각의 배포판을 전시 한다. Hyperfine 스펙트럼 매개 변수 배포판 단거리 순서, 즉, 공 진 원자의 현지 원자 배열 정보 제공. 따라서, Mössbauer 분석 구조 배열 형식의 직접 식별 수 특히, 결정 (CR) 비정 질 (오전)에 표시 된 대로 그림 5대.

좁고 넓은 괴기 한 선 열 처리 하 여 MGs에서 가져온 NCA의 Mössbauer 스펙트럼에서 발생 합니다. 또한, 4 중 극 (Δ)는 남자 용 상 및 hyperfine 자기장 (B)는 그러 게의 분할을 포함 하 여 hyperfine 상호 작용의 유형을 각각 비 자석 및 자석 샘플 사이의 구분할 수 있습니다. 비정 질 샘플의 경우 P(Δ) 및 P(B) 해당 배포판 얻을 수 있습니다.

일반적으로, 조사 샘플에서 아 몰 퍼스 지역 자석 또는 상자성 될 수 있습니다. 그들은 hyperfine 자기장 P(B)의 분포 및 4 극 자 각각 P(Δ), 분할의 배포판에 의해 모델링 됩니다. 우리의 경우에, (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 MG의로 침묵 상태 자석, 하지만 상자성 지역 (최대의 적당 한 열 처리 후 자기 행렬 내 진화 결정 화)입니다.

결정의 발병 후 새로 형성된 된 nanocrystallites는 잔여 비정 질 매트릭스에 등장. 후자 표시로 침묵 상태, 즉, 와 같이 동일한 기능 자석 및 자성 영역의 존재 합니다. 또한, nanograins 전시의 표면에 있는 원자 불안정 대칭. 1 개 사이드에서 그들은 완벽 한 순서 결정 격자;의 경험 다른 측면에서 그들은 무질서 무 조직 매트릭스 접촉 이다. 따라서, 이러한 원자 비정 질 나머지는 정자 사이의 인터페이스의 종류를 형성 한다. 따라서, 그들은 때문에이 구성 요소는 매우 자기29hyperfine 자기장 P(B)의 추가 유통으로 모델링 했다.

고용 결정 그러 게 또는 Lorentzian 라인 (0.195 mm/s의 Mössbauer 선 두께)와 가우시안의 남자 용 상의의 회선으로 배포판을 생성 소프트웨어24 피팅. 우리는 스펙트럼의 관찰된 비대칭에 대 한 계정에 최대 3 개의 가우시안을 이용 했다. 이 성체 변화, hyperfine 자기장, 또는 4 중 극 분할로 결정 하는 그러 게 남자 용 상의의 지역 장착된 매개 변수를 했다. 라인 2nd 의 농도는 sextets의 5번째 라인 장착 했다, 고 (1+6):(3+4) 3: 1로 고정 되었다 라인의 라인 강도 비율. 개별 가우스 분포의 폭 (표준 편차)를 장착 했다.

모든 Mössbauer 스펙트럼만 자석으로 분할의 존재에에서 결정 구성 요소 관찰 되었다. 그들은 개별 sextets Lorentzian 선의 장착 했다. 장착된 매개가 성체 변화, hyperfine 자기장, 선 두께, 2nd 와 5번째 라인의 강도 구성 요소의 영역을 포함. 라인 강도 비율 라인 (1+6):(3+4) 3: 1로 고정 되었다.

일부 스펙트럼에 최대 6 개의 개별 sextets 사용 되었다. 여기, 두 sextets 자석 산화물에 할당 했다. 최대 4 개의 sextets 단련된 샘플에 새로 형성된 된 nanograins를 나타내는 데 사용 했습니다. 해당 결정 단계는 숨은 참조-Fe, Co Co 일부 격자 사이트에서 Fe를 대체 합니다. 4 sextets까지 가까운 이웃도 개별 소 둔된 샘플에 총 결정 내용에 따라이 상황을 모델링 하는 데 사용 되었다 공동의 가능성이 가장 높은 수의 이항 분포 고려.

근처 표면 영역에서 가져온 쌤 스펙트럼 (깊이 약 200의 nm) 선택한 온도에서 어 닐 링 30 분에 의해 유도 되었다 구조 배열에 반영. 쌤 스펙트럼 실 온에서 리본 메뉴의 공기와 휠 측에서 가져온 그림 6에 나와 있습니다.

더 깊은 표면 지역에 조사 MG의 구조 배치를 설명 하는 CXMS 스펙트럼 (다운 약 5-10 µ m) 그림 7에 나와 있습니다.

결정 단계에 해당 하는 스펙트럼 컴포넌트의 영역을 기준으로 두 가지 방법에서 파생 된 그림 8에서 온도 어 닐 링의 기능으로 구성 됩니다.

그림 6그림 7 에 잘 고유 좁은 Mössbauer 라인 나타냅니다 bcc Fe의 형성 410 ° c.에 어 닐 링 후 나타나는 공동 결정 곡물 어 닐 링의 상승 온도, 그들의 양을 점차적으로 그림 8에서 같이 증가. 그들은 식별 됩니다에 표면 층 가까이 쌤도 CXMS에 의해 깊은 지역에서.

좁은 Mössbauer 라인은 어 닐 링의 낮은 온도 즉 바퀴에서로 침묵 상태 에서도 후 또한 계시의 측면 ( 그림 6b그림 7b참조). 그들은 부식 제품의 철 산화물에 속한다. 생산 과정에서 습 한 공기는 용융 냉각 바퀴 사이 갇혀. 습도 즉시 증발 하 고 형성 하는 공기 주머니는 내부 부식 시작 될 수 있습니다. 이 구성 요소에서 Mössbauer 신호는 매우 약한 고 신흥 bcc Fe, Co 나노의 중첩의 높은 온도에서 소 둔 후. 그것은 주목할 만한 부식 제품의 식별이이 샘플에서 57Fe의 높은 콘텐츠로 인해 주로 사용 했다. 그들의 생산을 위한 자연 철을 사용 해야이 스펙트럼 구성 요소가 검색 되지 되었습니다 것 이다. 이 점에서 Mössbauer 분석 예, XRD 보다 결정 단계 포함 하는 철의 식별에 더 과민 하다.

그 좁은 Mössbauer, nanocrystallites의 존재를 나타내는 선은 잘 고유 410 ° c.에 어 닐 링 후에 주목 한다 그럼에도 불구 하 고,이 라인의 자취는 370 ° C, Tx1 DSC에 의해 제안 된 보다 더 낮은 온도에서 열 처리 후 또한 밝혔다. 그들은 냉각 조건을 휠 쪽으로 효과가 되지 않습니다 공기 측에 더 발음 됩니다. 따라서, 결정의 리본이이 표면에 시작 했다.

Mössbauer 스펙트럼 bcc Fe의 공동 결정 단계는 4 개의 좁은 sextets Co0, Co1, Co2, 및 Co3로 표시를 사용 하 여 평가 되었다. 그들은 대응 하 게 0, 1, 2, 및 이웃, 가장 가까운 3 개의 공동 철 위치를 나타냅니다. 얻은 hyperfine 자기장은 그림 9에 나와 있습니다. Co 원자의 수를 증가, Fe 사이트에서 hyperfine 자기장 증가. 그들은 개별 메서드, 즉, CEM 및 CXMS는 리본의 양쪽에 적용에 대 한 모든 어 닐 링 온도 이상 평균 했다. 마지막으로, 4 개의 부분 값의 평균을 얻은 했다. Hyperfine 결과 자기장 그림 9a에 그려집니다.

가장 가까운 이웃의 다른 수에 해당 하는, hyperfine 자기 분야의 진화는 어 닐 링 온도 대 한 그림 9b 에 플롯 됩니다. 그들은 그림 9a에서 찍은 평균 값 주위에 흩어져 있습니다. 주목할 만한 편차는 Co0 및 Co2 낮은 어 닐 링 온도에서 관찰 된다. 그것은 370 ° c.에 어 닐 링 후에 Co2 구성 요소 등장 했다 이 그 숨은 참조-Fe, Co 나노가이 온도에서 이미 성장을 시작을 나타냅니다. 관련된 hyperfine 자기장 주로 새로 형성된 된 곡물의 크기 효과 인해 평균에서 갈리는. 이 스펙트럼 구성 요소는 이항 분포에서 그것의 가장 높은 확율 때문에 하나만으로 확인 되었습니다.

410 ℃에서 어 닐 링, 후 리본 메뉴의 표면에 결정 화는 잘 문서화 되어있다 ( 그림 8참조). 해당 스펙트럼 구성 요소 1-Co0 제외 하 고 안정적인 hyperfine 자기장을 전시 한다. Fe 이웃 가장 가까운 0 Co 위치만 그들의 확률은 상대적으로 낮은 때문에 나타나는 것을 시작 (c o 2의 0.31은 0.09 Co0의 확률은). 따라서, 그들의 hyperfine 자기장 값은 또한 영향을.

현장 전 Mössbauer 분 광 분석으로 침묵 MG의 열 처리에 의해 생산 결정 phase(s)의 유형을 식별 하는 데 적합 한 방법입니다. 또한, 그것 hyperfine 상호 작용을 조사 하기 때문에 그것은 격자 사이트 대체 원자의 다른 수로 사이에서 구별할 수 있다.

매우 높은 광채와 가변 에너지30싱크 로트 론 방사선으로 핵 공명 산란을 효과적으로 수행할 수 있습니다. 57Fe에서에서 핵 수준의 분리와 일치 하는 적절 한 에너지의 선택 자료 연구31에서 많은 실험 연구에 대 한 NFS의 참여 수 있습니다. 사실,이 기술은 Mössbauer 분석32비슷합니다 간주 수 있습니다.

일반적인 기간으로 싱크 로트 론 방사선의 펄스 ~ 50 ps 제공 몇 백만 전자 볼트의 대역폭을 가진 광 양자. Hyperfine 상호 작용 여러 네빌의 순서 때문에, 이러한 펄스 핵 수준 중 동시에 모든 가능한 전환 흥분. 필연적인 deexcitation 광자 일관 되며 서로 방해. 반면, 기존의 Mössbauer 분석에 여기와 deexcitation는 순차적으로 때 활성화 방사성 소스에서 발표 하는 광자의 고유 에너지는 요청한 에너지에 도플러 효과 통해 변조. 광자의 간섭 그림 10개요로 그려집니다.

NFS 시간 도메인 패턴 플롯을 지연 시간의 기능으로 샘플에서 방출 된 광자의 수를 나타냅니다. 후자는 때까지 이러한 탐지 '지연' 광자의 싱크 로트 론 방사선 펄스 핵 수준 여기에서 경과한 시간.

측정 온도에 따라 3 개의 별도 온도 영역을 구분할 수 있습니다. 따라서, 우리는 3 hyperfine 상호 작용의 온도 진화를 고려 하는 모델 및 개별 온도 영역 내 구조적 변화를 동반 채용 했습니다.

첫 번째 지역에서 퀴리 포인트까지 낮은 온도 구성, 조사 MG 비정 질 이며 전시 자석 상호 작용. Hyperfine 자기장의 두 배포판 해당 물리적 모델에 의하여 이루어져 있다. 그들은 두 가지 유형의 비정 질 영역을 대표 하는 단거리 순서 (SRO) 준비에 할당 된 오히려 높은 (~ 22 T) 및 낮은 (~ 8 T) 평균 (실 온)에서 hyperfine 자기장. 해당 두 배포판 하 평균 hyperfine 자기 필드의 값을 장착 했다. 두 부품의 상대적 기여는 실 온에서 기록 된 NFS 시간 도메인 패턴에만 장착 했다. 현장에서 실험의 온도 증가, 그들의 상대적인 비율 고정 유지 했다.

두 번째, 퀴리 포인트와 첫 번째 결정의 발병 사이 즉, 중간 온도 영역에서 조사 MG은 여전히 비정 질 하지만 이미 상자성. 결과 구조는 사중 극 자 분할의 단일 배포에 의해 모델링 됩니다. 따라서, 그것의 평균 값만 장착 했다.

첫 번째 결정 화, 즉, 높은 온도 영역에서 bcc Fe의 형성의 발병 후 Co nanograins 시작합니다. 그들은 실험의 상당히 높은 온도 상자성은 잔여 비정 질 매트릭스에 포함 됩니다. 따라서, 세 번째 피팅 모델 이었던 앞의 경우에서와 같이 분할 하는 4 중 극의 분포의 구성 되어 있습니다. Nanograins의 존재 hyperfine 자기장 (, 분산 되지)의 고유 값과 추가 4 자석 구성 요소에 의해 차지 되었다. 그들의 상대 분수는 기존의 Mössbauer 분 광 분석의 경우 비슷한 이웃 가장 가까운 Co의 이항 분포에서 파생 되었다. 다른 정자의 기여 하지 샘플 및 즉 왜 추가 자기 구성 필요의 대부분에서 확인 되었다. 장착된 매개 변수 포함 nanocrystalline 위상 및 비정 질 잔여 매트릭스의 상대적 기여도 후자의 단계 및 hyperfine 자기장 결정학 개인에 게 할당 된의 4 개 값의 평균 4 중 극 분할 사이트입니다. 장착 매개 변수 획득된 온도 evolutions는 모든 3 개의 지역에 대 한 별도 그림 아래에 표시 됩니다.

실험 데이터를 평가 하기 전에 5 인접 포인트 계산된 강도 증가 하 고 따라서, 신호 대 잡음 비율 개선 표현 했다. 그 사용 된 눈사태 포토 다이오드 검출기의 분해능이 0.1 보다 큰 ns, 같은 데이터 처리 인 시간 약 0.5를 검출기의 해상도의 감소를 고려 하면 아직도 hyperfine 매개 변수의 결정에 대 한 만족은 ns. 또한, 사용된 검출기 NFS 신호에 비해 무시할 수 배경 수 속도 전시 한다. 따라서, 배경 매개 변수 0 평가 절차 동안에 유지 되었다.

NFS 실험 온도 10 K/min의 속도로 증가 했다는 지속적으로 증가 하는 동안 수행 했다. 데이터의 취득은 또한 연속, 그리고 NFS 시간 도메인 패턴은 매 순간의 끝에 저장 된. 1 개의 실험 동안 개별 NFS 시간 도메인 레코드의 여러 가지 수만 수집 했다. 이 방법에서는, 뒤 제자리에 시간 및 온도 관하여 조사 MG의 전체 부피에서 일어나는 구조적 변환의 진행 될 수 있습니다.

개별 NFS 시간 도메인 패턴의 예는 그림 11 실험 데이터 (전체 점 오류) 및 이론적으로 계산 된 곡선 (실선) 부여 됩니다에 표시 됩니다. 후자는 위에서 설명한 대로 다른 온도 간격에 대 한 다른 피팅 모델을 사용 하 여 평가 되었다. 참고는 y 축의 로그 눈금에 부여 됩니다. 따라서, 심지어 작은 편차 실험 포인트 및 이론적으로 계산 된 곡선 사이의 시각적으로 향상 되었습니다. 그럼에도 불구 하 고, 또한 약간의 차이가 발생, 긴 지연된 시간 지역에서 특히 오히려 낮은 수 때문에 결과 hyperfine 상호 작용에 따라 그들의 효과 무시할 수 있습니다.

모든 NFS 패턴 컨투어 플롯 그림 12 에 제시 됩니다. Resonantly 흩어져 광자의 지연된 시간 구성 abscissa, 그리고 NFS 데이터 실험의 중가 열 온도 y 축에 제공 됩니다. 레코드의 농도 색으로 구분 된 로그 눈금에.

그림 11그림 12 에서 NFS 레코드의 모양에서 분명 한 편차는 명확 하 게 특정 온도에서 관찰 하는 hyperfine 상호 작용의 변화를 나타냅니다. 퀴리 온도 TC 공부 MG의 상자성 배열에 강자성에서 전환에 해당합니다. 그것은 두 번째 순서의 상전이입니다. 그러나 구조 관점에서, 시스템은 여전히 비정 질.

Nanocrystallites 비정 질 매트릭스에서 나타날 때 Tx1 에서 NFS 시간 도메인 레코드의 모양에 있는 극적인 변화를 결정의 발병에 관련이 있습니다. 이 구조 변환 자석 hyperfine 상호 작용의 다시 모양을 동반 된다. 그들은 새로 형성된 된 bcc Fe, Co nanograins 중 설정 됩니다. 실험의 상승 온도 함께 강자성 순서는 살아 난다.

온도 나노 및 그들의 상대에 hyperfine 자기장의 진화는 각각 그림 13a와 그림 13b에 표시 됩니다. Note는 NFS의 높은 감도 때문에 Fe 원자의 가장 가까운 이웃으로 bcc 격자에 통합 하는 Co 원자의 다른 수의 존재 구별 될 수 있다 그들의 hyperfine 자기장에 차이 통해. 그들은 그림 13에서 Co3에 Co0로 표시 하 고 0, 1, 2, 및 이웃 가장 가까운 3 개의 공동 해당.

결정의 시작 부분에 그림 13a에 에서 관찰 되는 hyperfine 자기장의 오히려 작은 값은 진화 하는 결정 입자의 크기 효과 때문입니다. 그들의 격자는 점차적으로 또한 해당 hyperfine 자기장을 결정 하는 마지막 순서를 획득 합니다. 약 500 ° C의 온도 도달, 후자는 안정 하 고 그들의 값은 온도 변화에 의해 독점적으로 지배. 실험의 상승 온도 가진 hyperfine 자기장의 거의 unnoticeable 느린 감소는 새로 형성 된 결정 단계의 퀴리 온도의 오히려 높은 가치를 제안합니다.

나노 수 T에 대 한 점진적으로 증가 > Tx1 그림 13b에서처럼. 개별 피팅 부품의 온도 진화도 표시 됩니다. 이 경우에, 심볼의 크기는 해당 오류 범위 보다 높습니다. 그것은 Co0와 Co3로 표시 하는 구성 요소 값이 매우 비슷한 전시 주목 된다입니다. 이것은 관련된 이항 분포에서 파생 된 것으로 이웃 가장 가까운 0, 3 Co의 낮은 확률에 의해 발생 합니다.

Hyperfine 자석 및 4 극 자 비정 질 매트릭스 내부 전기 상호 작용의 온도 개발은 그림 14에서 설명 됩니다. 낮은 온도 영역에서 어디 T < TC, 구동의 두 평가 구성 요소 hyperfine 분야에서 감소 예상된 온도 그림 14a에관찰 된다. 여기, 피팅 모델 hyperfine 자기장의 두 배포판의 구성 되어 있습니다.

전체 MG은 비정 질, 자성, 결정 화 Tx1에서 발병까지. 그 후, nanocrystalline 곡물 등장 하지만 잔여 비정 질 매트릭스는 여전히 비 자석. 따라서, 비정 질 합금 부분의 분할 4 중 극의 한 유통으로 복제 하 고 얻은 평균 값의 온도 대 한 그림 14b에 에서 그려집니다. 이 매개 변수에서 갑작스러운 변화 Tx1가까이 볼 수 있다. 후자는 곡선의 굴절 지점으로 결정 했다.

제자리에서 NFS 실험의 온도 관하여 개별 NFS 시간 도메인 패턴의 (지역)의 총 수의 진화는 그림 15에 표시 됩니다. 그것은 개별 매개 변수의 정확한 평가 대 한 모든 필요 없이 조사 시스템의 특성에 대 한 사용할 수 있습니다. 3 잘 고유 영역을 확인할 수 있습니다. 그들은 특성 온도 TC 와 Tx1으로 구분 됩니다. Note는 TC, NFS 신호 거의 사라졌습니다.

TC 쪽으로 총 수의 초기 감소는 비정 질 단계에서 hyperfine 자기장의 온도 감소를 반영합니다. 따라서, 에너지 도메인에서 관찰은 원래 잘 해결된 그러 게 결국 축소 TC 에서 제대로 해결된 광범위 한 단일-라인 신호, 즉, 배위 자석 상호 작용은 완전히 소멸 하는 경우에. 시간 영역에서 흡수 하 고 다시 내보낸 광자 여기 펄스 후 방해. 에너지와 시간 도메인 푸리에 변환을 통해 결합 하는, 때문에 일부 결과 고려 되어야 한다. 예를 들어 에너지 도메인에 광범위 한 라인 급속 하 게 부패 신호 시간 영역에서 표시 됩니다. 따라서, TC 에서 시간 신호는 상단 패턴 그림 11b에에서 의해 증명으로 구동 펄스 직후 매우 좁은 시간 간격으로 압착 이다. 관련 실험 데이터 첫 번째 40 동안에 볼 수 있습니다 여기, ns. 긴 시간에 대 한 시간 신호의 가능한 진화 이론적으로 계산 된 곡선에 의하여 서만 문서화 됩니다.

그 모든 시간-도메인 패턴 시작만 20 주목 해야 한다 여기 펄스 후 ns. 이 프롬프트와 사용 된 감지기를 손상 될 수 있습니다 심각 하 게 지연된 광자의 매우 높은 숫자 때문입니다. 즉 왜 감지기 전자 문이 고 초기 20 동안 들어오는 광자를 등록 하지 않으면 ns. 그럼에도 불구 하 고, 상자성 상태로 전환 후 질적으로 새로운 hyperfine 상호 작용 나타날 에너지 도메인에 오히려 좁은 라인을 제공 하는 그리고, 따라서, 해당 시간-도메인 신호를 더 느리게 부패. 그 결과, 잘 설립 양자 비트 패턴 그림 11b에 에서 낮은 패턴에 의해 그림과 같이 나타나고 그림 15에서의 총 수는 극적으로 증가 했다.

(즉 후 Tx1)의 연속적인가 강하게 강자성 배위 자석 상호 작용 특징은 nanocrystallites의 형성에 주로 관찰 작용 수 있다. 그러나 해당 시간 도메인 패턴 많은 높은-주파수 뛰고는,, 아직도 부분적으로 비정 질 단계 보다 낮은 영역을 포함 하 여 표현 됩니다 ( 그림 11 c참조).

700 ° C의 대상 온도 도달 후 NFS 실험 시간이 면만이 온도 이후 냉각에 10 분 동안 계속 하. 기록 된 시간-도메인 패턴 실험의 시간에 관하여 그림 16 에 나와 있습니다. 등온 지역 내에서 NFS 시간 도메인 패턴의 모양을 크게 변경 되지 않습니다. 일부 봉우리의 강도에 온건한 증가 관찰 했다. 이 시간으로 증가 하는 결정 곡물의 진화에 기인 된다. 따라서, 그들의 해당 hyperfine 상호 작용 강도, 그림 16에서 등온 지역에서 볼 수 명확 하 게 상승.

냉각, 동안 NFS 봉우리는 실 온에서 예상 되는 그들의 최종 위치를 향해 이동 합니다. 같은 시간에 그들의 농도 또한 감소 하는 온도와 공명 효과의 확률 증가로 인해 상승. 이러한 변화는 그림 16 (, 냉각 지역)의 상반신에 실험의 10 분 후 볼 수 있습니다.

Figure 1
그림 1: 평면 흐름 캐스팅 장치. 실제 장치 (a) 회로도 다이어그램 및 (b) 사진. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 2
그림 2: 침묵으로 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의 XRD. 광범위 한 특색이 반사 리본 XRD 비정 질 임을 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 3
그림 3: DSC 기록으로 침묵 (Fe2.85공동1)77개월8세제곱1B14 금속 유리. 단단한 원형 어 닐 링;의 의도 온도 표시 결정 Tx1 의 발병의 온도 화살표와 함께 표시 됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 4
그림 4: 침묵으로 금속 유리 리본 열 처리 라 전 대. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 5
그림 5: 모델 Mössbauer 스펙트럼. 결정 (CR) 자료 좁은 Mössbauer 라인 (왼쪽) hyperfine 상호 작용 (오른쪽)의 개별 값을 제공 하는 전시. 아 몰 퍼스 (오전) 재료는 광범위 한 라인 (가운데)와 비-마그네틱 P(Δ) 및 자석 P(B) hyperfine 상호 작용의 특징. 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 6
그림 6: 쌤 스펙트럼 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의. 공기 측 및 지정 된 온도에서 소 둔 리본의 (b)는 바퀴 측 스펙트럼 (a)에서 찍은 (a.q.로 침묵 =). Mössbauer 스펙트럼 라인 결정 단계에 해당 파란색 (숨은 참조-Fe, Co) 플롯 되 고 녹색 (Fe 산화물). 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 7
그림 7: CXMS 스펙트럼 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의. 공기 측 및 지정 된 온도에서 소 둔 리본의 (b)는 바퀴 측 스펙트럼 (a)에서 찍은 (a.q.로 침묵 =). Mössbauer 스펙트럼 라인 결정 단계에 해당 파란색 (숨은 참조-Fe, Co) 플롯 되 고 녹색 (Fe 산화물). 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 8
그림 8: Mössbauer 스펙트럼 구성 요소 어 닐 링의 온도 대 한 플롯의 영역 기준. 구성 요소는 철 산화물 (원)와 숨은 참조-Fe, Co (사각형)에 해당합니다. 그들은 ()에서 파생 된 쌤 하 고 (b) CXMS 스펙트럼 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의 공기 (전체 기호) 및 리본 (휠 (오픈 기호) 측에서 촬영 a.q.로 침묵 =). 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 9
그림 9: 결정 구성 요소 Hyperfine 자기장. Hyperfine 자기장 (파란색 기호) 스펙트럼 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의 쌤 (빨간색 기호) 및 CXMS에서 얻은 이웃 가장 가까운 공동의 (a) 숫자에 대 한 플롯 에 bcc 격자 및 (b) 온도 어 닐 링의. 스펙트럼은 공기 측 (전체 기호) 및 휠 측 (오픈 기호)에서 촬영 됐다. Hyperfine 필드의 평균 값이 녹색 기호로 표시 되며 점선 라인. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 10
그림 10: Mössbauer 스펙트럼 및 NFS 시간 도메인 패턴 비교. 분할 핵 수준 (중간) 제공 중 핵 전환의 순차 기록 Mössbauer 스펙트럼 에너지 도메인에 (왼쪽)에 상승. 사고 싱크 로트 론 방사선의 단일 펄스에 의해 동시 구동 하는 동안 다른 에너지의 후속 드 여기 광자 방해 하 고 NFS 시간 도메인 패턴 (오른쪽)를 제공 합니다. 비 자석 및 자석 hyperfine 상호 작용의 효과 비교도 됩니다. 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 11
그림 11: 예 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리의 선택한 NFS 시간 도메인 패턴. (오류 범위를 포함 한) 전체 기호로 표시 하는 실험 데이터는 이론적으로 계산 된 곡선 (실선)에 의해 세련 됩니다. NFS 데이터 표시 온도에서 찍은 하 고 구성 하는 다른 온도 범위: () 퀴리 포인트와 결정 화, 그리고 (c)의 발병 사이의 퀴리 포인트, (b) 결정의 발병을 넘어. 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 12
그림 12: 컨투어 플롯 (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리 온도 실험 현장에 중의 NFS 시간 도메인 패턴의. 전환 온도 퀴리 점 (TC)와 화 (Tx1)의 개시를 포함 하 여 3 개의 고유 간격으로 전체 온도 범위를 나눕니다. 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 13
그림 13: (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리에 실험 NFS에 제자리에 . 결정 단계에 해당 하는 시간-도메인 패턴의 매개 변수 측정의 온도 대 한 플롯: () hyperfine 자기 필드 및 숨은 참조-Fe, Co 격자 0 기능에 특정 원자 사이트의 영역 (b) 기준 1, 2, 및 3 이웃 Fe 원자의 가까운 Co. 이 그림은 허가 PCCP 소유자 사회 [21]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 14
그림 14: (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리에 실험 NFS에 제자리에 . 잔여 비정 질 매트릭스의 Hyperfine 매개 변수는 측정 온도 대 한 플롯: 평균 hyperfine 자기장 (a)와 (b) 평균 4 중 극 분할. 매개 변수는 특정 피팅 모델 다른 온도 영역에 대 한 적용으로 세련 했다. 결정 화 (Tx1)의 발병의 온도 화살표와 함께 표시 됩니다. 이 그림은 [23]에서 수정 되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 15
그림 15: (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리에 실험 NFS에 제자리에 . NFS 시간 도메인 패턴의 전체 면적의 측정 온도 대 한 플롯. 고유 온도 전환 TC (퀴리 점)와 Tx1 (결정의 발병)으로 표시 되며 화살표와 함께 표시. © 2017 마르셀 B. Miglierini와 Vít Procházka 참고 [22];에서 적응 CC 원래 출판 BY NC 4.0 라이센스. 사용 가능한: DOI: 10.5772/66869. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

Figure 16
그림 16: NFS (Fe2.85공동1)778세제곱1B14 금속 유리 온도 열 후의 시간-도메인 패턴의 컨투어 플롯. NFS 시간 도메인 패턴은 700 ° C 및 필연적인 냉각의 대상 온도 도달 후 10 분 면만 동안 기록 되었다. Y 좌표는 실험의 시간 note 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.

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Discussion

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현장 전 Mössbauer 효과 실험 적용된 열 처리 후 조사 MG에서 발견 되는 꾸준한 상황을 설명 합니다. 각 스펙트럼 실 온에서 몇 시간 동안 수집 되었다. 따라서, 원래 비정 질 구조의 진화 조건을 어 닐 링의 기능으로 뒤를 이었다. Mössbauer 분 광 분석 hyperfine 상호 공명 핵에 따라 행동에 민감한 때문에, 구조 및 자기 수정 온도 상승된에 의해 유도 된의 희미 한 세부 사항을 공개 수 있습니다. 그럼에도 불구 하 고, 일시적으로 변경 된 조건 (예를들면, 온도 증가)의 영향 이미 끝나면 조사 샘플 주위 조건 하에서 검열 된다.

제자리에서 NFS 실험 다양 한 온도에 그들의 노출 동안 동적 모드에서 공부 MG을 검사합니다. 이 경우에 MG, 관심의 시스템의 동작에 대 한 질적으로 새로운 통찰력을 열립니다. 그것은 1 분 이내 NFS 데이터 인수는 주목 된다입니다. Hyperfine 상호 작용의 진화의 실시간 검사 수 있습니다. 이건 기존의 Mössbauer 분 광 분석에 의해 거의 불가능 하다입니다. 그러나 우리 인정 합니다,, 취득된 매개 변수를 통해 평균 1 분 간격으로 있는 데이터 기록 됩니다. 그럼에도 불구 하 고, 같은 짧은 기간 동안 개별 매개 변수에서 가능한 변형은 무시할 간주 수 있습니다.

Mössbauer 분 광 분석 및 NFS 프로브 hyperfine 상호 작용을 통해 철 공 진 원자의 로컬 이웃. 따라서, 자기 미세 구조 배열에 정보는 동시에 사용할 수 있습니다. 이 때 특히 중요 한 전산 같은 복잡 한 시스템 조사. 우리는 증명 하고있다, 상자성 배열도 필연적인 구조적 변화, , 결정 화에 강자성에서 자기 전환에 따라 가능한 뿐만 아니라 이다. Nanograins의 형성 안정과 과도 조건에서 검사 될 수 있습니다. 또한, bcc 구조에 외국 원자의 다양 한 수와 개별 격자 위치의 그들의 상세한 특성 특징 식별 가능한 이기도합니다.

원래의 전 실험 기존의 Mossbauer 분 광에 의해 수행 안정적이 고 준 상태를 포함 하 여 물자의 정상 상태에 정보를 제공 합니다. 즉, 우리가 너무 초기 (로-침묵) 자료에서 및 최종 제품에서 로컬 구조 뿐만 아니라 자기 준비를 조사할 수 있습니다. 후자는 적당 한 열 처리 후 전 nanocrystallization 통해 얻은 하지만 주변 조건에서 측정. 그러나, Mössbauer 분석 해 라 전 에너지 도메인에 정보를 제공합니다. 따라서, 얻어진된 스펙트럼은 직접 관련 조사 자료의 주 및 평가 해석에 대 한 더 편리.

다른 한편으로, 제자리에서 NFS 방식은 위상 변환 중 발생 하는 과도 프로세스 조사에 적합 합니다. 자료의 배열에 대 한 정보를 시간 영역에 기록 하는 양자 비트에 인코딩되기 때문에 NFS 패턴의 평가 어려운 작업 이다. 그것은 원래의 전 Mössbauer 효과 실험에서 얻은 결과의 적절 한 사용 하 여 해결할 수 있습니다. 따라서, 두 방법의 조합 조사 시스템의 안정 뿐만 아니라 과도 상태 검사를 수 있습니다.

두 방식 모두는 그들은 달성 했다는 조건으로 얻은 결과의 관점에서 보완입니다. 얻은 경험 사용할 수 있습니다 효과적으로 또한 구조 및 자기 전환에 연관 된 다른 문제 연구. 전형적인 예로 고체의 감소 Fe(VI) Fe(III) 산화물에 열 처리 중에 있는 철의 원자가 상태에서 다른 중간 단계의 존재 언급된33일 수 있다.

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Disclosures

저자는 공개 없다.

Acknowledgments

이 작품은 계약 아래 아니요 슬로바키아 연구 및 개발 기관에 의해 지원 되었다 APVV-16-0079 및 APVV-15-0621, 베 1/0182/16가 베가 2/0082/17, Palacký 대학 (IGA_PrF_2018_002)의 내부이 부여를 부여 합니다. 우리는를 통해 싱크 로트 론 실험 R. Rüffer (ESRF, 그 르노 블)에 감사입니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
stable isotope, 57Fe Isoflex USA iron-57 metallic form
standard eletrolytic Fe, 99.95 % Sigma Aldrich (Merck) 1.03819 fine powder
electrolytic Co, 99.85 % Sigma Aldrich (Merck) 1.12211 fine powder
electrolytic Cu, 99.8 % Sigma Aldrich (Merck) 1.02703 fine powder
electrolytic Mo, 99.95 % Sigma Aldrich (Merck) 1.12254 fine powder
crystalline B, 99.95 % Sigma Aldrich (Merck) 266620 crystalline
calibration foil for Mössbauer spectrometry, bcc-Fe GoodFellow 564-385-23 foil 0.0125 mm, purity 99.85 %
HNO3 acid, ANALPURE Ultra Analytika Praha, Czech Republic UAc0061a concentration 67 %, volume 500 mL
spectrometer for atomic absorption spectrometry Perkin Elmer 1100, Germany
spectrometer for optical emmission spectrometry with inductively coupled plasma Jobin Yvon 70 Plus, France
X-ray diffractometer Bruker D8 Advance, USA
differential scanning calorimeter Perkin Elmer DSC 7, Germany

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References

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<em>전 Situ</em> 수사 <em>현장에서</em> 구조 변환 방법: 금속 유리의 결정 화의 경우
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Miglierini, M. B., Procházka, V., Vrba, V., Švec, P., Janičkovič, D., Matúš, P. Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses. J. Vis. Exp. (136), e57657, doi:10.3791/57657 (2018).More

Miglierini, M. B., Procházka, V., Vrba, V., Švec, P., Janičkovič, D., Matúš, P. Methods of Ex Situ and In Situ Investigations of Structural Transformations: The Case of Crystallization of Metallic Glasses. J. Vis. Exp. (136), e57657, doi:10.3791/57657 (2018).

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