Nuclear resonant methods applied to inhomogeneous systems with texture

Mgr. Vlastimil VRBA

Disertační práce

Study of solid state properties by hyperfine methods

Abstract:

The experimental techniques based on the nuclear resonant scattering provide a unique information on solid systems via modified energy levels of nuclei caused by their hyperfine interactions. Namely, the coherent elastic nuclear resonant scattering in the forward direction can be experimentally realized either in the energy domain as a transmission Mössbauer spectroscopy or in the time domain as a nuclear forward scattering of synchrotron radiation. Despite finding many applications in various research fields, the potential of these methods has not been fully explored. The aim of this work is to provide a theoretical description of the nuclear resonant scattering applied to complex materials exhibiting spatial inhomogeneities of hyperfine interactions along the direction of the incident radiation. Such situation has been observed, for example, in iron-based metallic glasses which have been subject to special treatment. The thickness effects, polarization mixing and preferential orientations of present hyperfine fields (i.e. texture) play a crucial role in the scattering process, so a general theoretical formalism is required for a proper description and interpretation of measured data. A significant part of the work is also devoted to the texture description for thick samples measured in both the energy and the time domain. The theory was successfully applied for the analysis and interpretation of nuclear forward scattering experiments conducted on Fe81Mo8Cu1B10 metallic glass during the crystallization process. The work also includes a description of the developed software package.

Abstract:

Experimentální techniky založené na jevu jaderného rezonančního rozptylu poskytují informace o pevných látkách prostřednictvím modifikovaných energetických hladin jader v důsledku hyperjemných interakcí. Koherentní elastický jaderný rezonanční rozptyl v dopředném směru může být experimentálně realizován v energetické doméně jako transmisní M\"{o}ssbauerova spektroskopie nebo v časové doméně jako jaderný dopředný rozptyl synchrotronového záření. Přestože tyto metody nalézají mnohá využití v rozličných výzkumných odvětvích, jejich potenciál doposud nebyl plně využit. Cílem této práce je teoreticky popsat jaderný rezonanční rozptyl na materiálech vykazujících nehomogenní rozložení hyperjemných interakcí ve směru dopadajícího záření. Takový případ byl pozorován například u speciálně upravených železo-obsahujících kovových skel. Zásadní vliv na rozptyl má v tomto případě tloušťka vzorku, změny v polarizaci záření a preferenční orientace přítomných hyperjemných polí (textura). Pro správný popis a interpretaci naměřených dat je pak potřeba použít obecný teoretický formalismus zahrnující uvedené jevy. Významná část práce je vyhrazena právě popisu textury v tlustých vzorcích pro měření v energetické i časové doméně. Popsaná teorie byla úspěšně použita k interpretaci experimentů jaderného dopředného rozptylu provedených na kovovém skle o složení Fe81Mo8Cu1B10 v průběhu krystalizace. Součástí práce je také popis vyvíjeného softwaru.

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 18. 6. 2019

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: prof. RNDr. Miroslav Mašláň, CSc.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Fyzika / Aplikovaná fyzika