Эффекты локального атомного окружения в магнетизме высококонцентрированных неупорядоченных нанокристаллических и частично-упорядоченных сплавов железа с SP-элементами

• Автор: Воронина, Елена Валентиновна
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 363 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. РАЗВИТИЕ МЕТОДОВ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1.1 Существующие подходы к обработке плохоразрешенных мессбауэровских спектров

1.1.1 Общая математическая модель спектра

1.1.2 Модельный (дискретный) подход к обработке спектров

1.1.3 «Модельно-независимые» подходы к обработке спектров

1.1.4 Использование априорной информации при решении обратной задачи

1.1.5 Формулировка задачи развития методов обработки

1.2. Обобщенный регуляризованный алгоритм восстановления распределения...параметров сверхтонкого взаимодействия из мессбауэровских спектров
1.2.1 Формализация алгоритма
1.2.2 Апробация регуляризованного алгоритма
1.3. Коррекция параметров ядра интегрального уравнения при восстановлении
распределения параметров СТВ и оценка их погрешностей
1.3.1. Формализм процедуры коррекции параметров ядра интегрального уравнения при восстановлении распределения параметров СТВ
1.3.2. Модельные расчеты
1.3.3. Схема оценивания параметров интегрального уравнения
1.4. Оценка погрешности функции распределения в равномерной метрике
1.4.1 . Проблема определения погрешности функции распределения
1.4.2 Методика оценки полной погрешности решения
1.4.3 Моделирование ошибки
1.4.4 Оценка ошибки, связанной со статистической погрешностью данных
1.4.5 Оценка погрешности метода
1.4.6 Выбор параметра регуляризации
1.4.7 Практическая оценка погрешности функции распределения и рекомендации по проведению эксперимента
1.5. Развитие методов регуляризации
1.5.1. Восстановление функции распределения двух параметров СТВ, для случая параметрического задания одного из них
1.5.2. Регуляризованный алгоритм преобразования Фурье и условие положительности решения
1.6. Примеры применения разработанных методов
Глава 2. РАЗВИТИЕ МЕТОДИКИ АНАЛИЗА ПРОТЯЖЕННОЙ ТОНКОЙ СТРУКТУРЫ РЕНТГЕНОВСКИХ СПЕКТРОВ ПОГЛОЩЕНИЯ (ПТСРСП)
2.1. Методические проблемы исследований ПТСРСП неупорядоченных многокомпонентных систем
2.2. Развитие методов обработки экспериментальных результатов EXAFS -спектроскопии и апробация на тестовых объектах
2.3. Учет неоднородности образца по толщине. Процедура коррекции EXAFS-сигнала
2.4. Формализм процедуры коррекции EXAFS-сигнала
2.5. Выводы
Глава 3. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Сплавы и образцы для мессбауэровских исследований
3.2. Методы исследований
3.2.1. Рентгеновская дифракция
3.2.2. Магнитные измерения
3.2.3. Мессбауэровская спектроскопия
3.2.4. Мессбауэровская спектроскопия с использованием поляризованного излучения
3.2.5. Рентгеноспектральный структурный анализ (EXAFS-спектроскопия)
3.3. Оценка характеристической температуры Дебая из температурных мессбауэровских измерений
Глава 4. ЛОКАЛЬНАЯ АТОМНАЯ СТРУКТУРА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ НАНОКРИ-СТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ FE-AL, FE-SI И FE-SN
4.1. Атомная структура
4.1.1. Разупорядоченные сплавы Fe-Al
4.1.2. Частично-упорядоченные сплавы Fe-Al
4.1.3. Разупорядоченные сплавы Fe-Si
4.1.4. Разупорядоченные сплавы Fe-Sn
4.2. Параметры локального атомного окружения: сверхтонкие магнитные поля на ядрах резонансных атомов СТМП Нь вероятности локальных атомных конфигураций Рк по данным мессбауэровской спектроскопии
4.2.1. Разупорядоченные сплавы Fe-Al

4.2.2. Частично-упорядоченные сплавы Fe-Al
4.2.3. Разупорядоченные сплавы Fe-Si
4.2.4. Разупорядоченные сплавы Fe-Sn
4.2.4.1.57Ре-мессбауэровская спектроскопия
4.2.4.2. II9Sn-мессбауэровская спектроскопия
4.2.5. Выводы
4.3. Локальная атомная структура разуиорядочеиных нанокристаллических сплавов Fe-Al, Fe-Si и Fe-Sn - EXAFS результаты
4.3.1. Параметры локальной атомной структуры разупорядоченных сплавов
Fe-Si
4.3.2. Параметры локальной атомной структуры разупорядоченных сплавов
Fe - Sn
4.3.3. Параметры локальной атомной структуры разупорядоченных сплавов
Fe-Al
4.3.4. Выводы
4.4. Согласование характеристик локальной атомной структуры, полученных методами мессбауэровскон и EXAFS-спектроскопии
Глава 5. МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ FE-M (М = AL, SI, SN) И ЧАСТИЧНО-УПОРЯДОЧЕННЫХ СПЛАВОВ FEioo-xALx (25<Х<35 АТ.%)
5.1. Состояние проблемы в неупорядоченных сплавах
5.2. Анализ данных магнитных и мессбауэровских (неполяризованное излучение)
измерений разупорядоченных сплавов
5.2.1. Сплавы Fe-AI
5.2.1.1. Магнитометрические исследования
5.2.1.2. Мессбауэровские исследования
5.2.2. Сплавы Fe-Sn
5.2.2.1. Магнитометрические исследования
5.2.2.2. Мессбауэровские исследования
5.2.3. Сплавы Fe-Si
5.2.3.1. Магнитометрические исследования
5.2.3.2.Мессбауэровские исследования
5.2.4. Обобщение результатов магнитометрических и мессбауэровских исследований
5.3. Мессбауэровские исследования с использованием поляризованного излучения

ских предпосылок задачи в виде системы ограничений типа равенств, неравенств и параметрических моделей, заключается в минимизации функционала невязки р(Аго, у). В практике мессбаузровской спектроскопии примерами применения такого метода являются работы [115-119], в которых искомое распределение представляется в виде параметрической модели. Так, например, в работе Виндоу [115] применительно к случаю, когда искомым г(~) было распределение плотности вероятности сверхтонкого магнитного поля II -р(Н):
р(Н)=^сЧ(со5(шН/Нтах)-(-)Ч, (1.24)

где я,- - коэффициенты разложения, N - число членов разложения, [0, Нтах - интервал существования непрерывного распределения сверхтонких полей. Для определения коэффициентов Я/ разложения используется метод наименьших квадратов. Гладкость р(Н)* контролируется выбором /V, т.е. число членов разложения является неявным параметром регуляризации. В [115, 116] впервые в явном виде учитывается априорная информация об искомом решении в виде граничных условий и условия нормировки через наложение ограничений на коэффициенты «,■. Однако с точки зрения математической корректности задачи, согласно [77], недостатком данного метода является то, что теоретический спектр представляется неполным набором ортогональных функций. Одна из проблем практического использования этого метода связана с выбором числа членов разложения. При занижении N наблюдается недостаточное описание спектра, а чрезмерно большое число членов ряда приводит к повторению несущественных деталей формы линии спектра, что сопровождается появлением «нефизических» осцилляций в р(Н) (рис. 1.1.).
Другим примером такого подхода к решению обратной задачи мёссбауэровской спектроскопии может служить использование априорных предположений о форме искомого распределения. После выбора модельной функции также выполняется ее параметризация с помощью конечного числа параметров, а затем применяется метод наименьших квадратов. Обоснованием правильности выбранных параметров является совпадение теоретического и экспериментального спектров в рамках критерия р? [75]. Таким образом, основой данного метода является моделирование формы функции распределения. В своей первой работе Шарон и др. [117] при восстановлении распределения сверхтонкого магнитного поля р(Н) в аморфных сплавах Ее-Рс1-Р использовали функцию Гаусса:
* Здесь и далее искомая функция распределения г(х) отождествляется с распределением плотности вероятности некоторого (одного из) параметров СТВ, в частности, сверхтонкого магнитного поля на ядре резонансного атома II