Đang tải... (xem toàn văn)
Mục đích của luận án này là kế thừa các nghiên cứu về các đại lượng nhiệt 2 động của phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X để tham gia giải quyết một số vấn đề quan trọng của lý thuyết XAFS hiện đại. Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA VẬT LÝ VŨ QUANG THỌ NGHIÊN CỨU CÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CỦA VẬT LIỆU TRONG LÝ THUYẾT XAFS PHI ĐIỀU HÒA LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã chuyên ngành: 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Bá Đức PGS TS Hồ Khắc Hiếu Hà Nội - 2020 Lời cảm ơn Trước tiên, xin gửi lời biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Bá Đức, PGS TS Hồ Khắc Hiếu Những người thầy hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt thời gian làm NCS Xin cảm ơn Khoa Vật Lý, Phòng Đào tạo trường Đại Học Sư Phạm Hà Nội tạo kiều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi xin cảm ơn đồng nghiệp tạo điều kiện động viên tơi q trình học tập, nghiên cứu Cuối cùng, gửi lời cảm ơn đến tất người thân gia đình ủng hộ, động viên vật chất lẫn tinh thần suốt thời gian học tập Hà Nội, ngày 04 tháng năm 2020 Vũ Quang Thọ i Lời cam đoan Tôi xin bảo đảm luận án gồm kết mà thân tơi thực thời gian làm nghiên cứu sinh Cụ thể, phần Mở đầu Chương 1,2 phần tổng quan giới thiệu vấn đề trước liên quan đến luận án Trong Chương 3, Chương phụ lục sử dụng kết thực với thầy hướng dẫn cộng Cuối cùng, xin khẳng định kết có luận án “Nghiên cứu đại lượng nhiệt động vật liệu lý thuyết XAFS phi điều hòa” kết không trùng lặp với kết luận án cơng trình có Vũ Quang Thọ ii Mục lục Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Các ký hiệu chung vii Danh sách bảng viii Danh sách hình vẽ ix PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tổng quan phổ tinh tế hấp thụ tia X 1.1 Tia X xạ Synchrotron 1.1.1 Bức xạ hãm 1.1.2 Bức xạ đặc trưng 1.1.3 Bức xạ Synchrotron 10 1.2 Quang phổ XAFS với cận hấp thụ khác 11 1.3 Lý thuyết phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X (phổ XAFS) 15 1.4 Ảnh Fourier thông tin cấu trúc 20 iii Xây dựng biểu thức cumulant tham số nhiệt động 22 2.1 Hàm phân bố [9] 22 2.2 Phép khai triển cumulant [9] 24 2.3 Hệ số Debye-Waller 25 2.4 Biên độ pha phổ XAFS viết qua cumulant 28 2.5 Một số mơ hình tính cumulant 29 2.5.1 Phương pháp thống kê moment (SMM - Statistical Moment Method) [90], [93] 2.5.2 Phương pháp tích phân phiếm hàm (Path-Integral Effective Potential-PIEP) [90] 2.5.3 32 Mơ hình Debye tương quan phi điều hòa (ACDM Anharmonic Correlation Debye Model) [38, 43] 2.6 30 34 Mơ hình Einstein tương quan phi điều hồ (ACEM - Anharmomic correlated Einstein model) 38 2.7 Thế cặp phi điều hoà Morse 41 2.8 Các hệ số cấu trúc mơ hình Einstein tương quan phi điều hòa 43 2.8.1 Cấu trúc tinh thể 44 2.8.2 Mô hình Einstein tương quan phi điều hồ với hệ số cấu trúc 2.9 Hệ thức cumulant theo ACEM với hệ số cấu trúc 47 53 2.10 Hệ số giãn nở nhiệt theo mơ hình ACEM với hệ số cấu trúc 65 2.10.1 Hệ số giãn nở nhiệt toàn phần 65 2.10.2 Hệ số giãn nở nhiệt tuyến tính 68 2.11 Hệ thức tham số nhiệt động qua DWF 69 iv 2.12 Hiệu ứng lượng tử nhiệt độ giới hạn 70 2.13 Kết luận chương 71 Lý thuyết phổ XAFS phi điều hồ 74 3.1 Phổ XAFS phi điều hịa đại lượng đặc trưng 74 3.2 Hệ số Debye-Waller với đóng góp phi điều hoà 75 3.3 Biên độ phổ XAFS phi điều hòa 76 3.4 Pha phổ XAFS phi điều hoà 79 3.5 Phổ XAFS phi điều hoà ứng dụng 80 3.5.1 Phổ XAFS phi điều hoà 80 3.5.2 Sự phụ thuộc vào áp suất DWF phổ XAFS phi điều hòa 3.5.3 Sự phụ thuộc vào tỷ lệ pha tạp cumulant tham 86 Kết luận chương 89 số nhiệt động phổ XAFS phi điều hịa 3.6 Tính số thảo luận kết 4.1 91 Tính cumulant hệ tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất ACDM 4.2 81 91 Tính cumulant tham số nhiệt động tinh thể có cấu trúc lập phương phụ thuộc vào nhiệt độ tỷ lệ pha tạp ACEM, sai số so sánh 101 4.2.1 Đối với hệ có cấu trúc lập phương tâm khối (bcc) 101 4.2.2 Đối với hệ có cấu trúc lập phương tâm diện (fcc) 102 4.2.3 Sai số 104 v 4.2.4 Tham số nhiệt động số tinh thể có cấu trúc lập phương 106 4.2.5 4.3 Đồ thị biểu diễn tham số nhiệt động theo ACEM 107 Kết luận chương 111 KẾT LUẬN 112 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN vi 114 Các ký hiệu chung Trong luận án sử dụng ký hiệu sau: Viết tắt MSRD XAFS SSCA Tên Mean Square Relative Displacement (Độ dịch chuyển tương đối trung bình bình phương) X-ray Absorption Fine Structure (Phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X hay phổ XAFS) Small scattering center approximation (phép gần tâm tán xạ nhỏ) sc simple cubic (Hệ lập phương đơn giản) fcc face-centered cubic (Hệ lập phương tâm mặt) bcc body-centered cubic (Hệ lập phương tâm khối) ACEM DWF ACDM Anharmonic-correlated Einstein model (hình Einstein tương quan phi điều hoà) Debye-Waller Factor (Hệ số Debye-Waller) Anharmonic Correlated Debye Model (Mơ hình Debye tương quan phi điều hịa) vii Danh sách bảng 2.1 Bảng hệ số cấu trúc 2.2 Các biểu thức cumulant, hệ số dãn nở nhiệt, hệ thức 53 tương quan giới hạn nhiệt độ thấp (T → 0) nhiệt độ cao (T → ∞) 72 4.1 Bảng ví dụ sai số tương đối hệ số cấu trúc c1 105 4.2 Các tham số Morse tính tốn theo lý thuyết (LT) số liệu thực nghiệm [22], [21], [77], [71] [14], [87] 106 4.3 Giá trị tham số phi điều hòa hiệu dụng,tần số Einstein, nhiệt độ Einstein 107 viii Danh sách hình vẽ 1.1 Phổ xạ hãm [4], [84]] 1.2 Phổ xạ tia X đặc trưng [4], [84] 1.3 Mơ hình xạ điện tử [4], [84] 10 1.4 Hệ số hấp thụ µ(E) có phần cấu trúc tinh tế (χ) 12 1.5 Mơ hình khí đơn ngun tử (Kr) [84] 16 1.6 Hệ số hấp thụ khơng có cấu trúc tinh tế [84] 17 1.7 Mô hình có ngun tử lân cận (Br2) [84] 17 1.8 Hệ số hấp thụ có cấu trúc tinh tế [84] 18 1.9 Phổ XAFS tinh thể đồng 18 1.10 Ảnh Fourier phổ XAFS Cu nhiệt độ khác 2.1 Hệ số dãn nở nhiệt mạng a 2.2 Hệ tinh thể ba nghiêng, nghiêng (hệ tinh thể nghiêng có hai loại đơn giản tâm đáy 2.3 21 40 44 Hệ tinh thể trực thoi Hệ trực thoi có bốn loại: trực thoi đơn giản, trực thoi tâm đáy, trực thoi tâm khối trực thoi tâm mặt 45 2.4 Hệ tinh thể sáu phương, ba phương bốn phương, hệ tinh thể bốn phương có loại: hệ đơn giản hệ tâm khối ix 45 ... kết có luận án ? ?Nghiên cứu đại lượng nhiệt động vật liệu lý thuyết XAFS phi điều hòa? ?? kết không trùng lặp với kết luận án cơng trình có Vũ Quang Thọ ii Mục lục Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Các ký... phương pháp lượng tử hoá thứ cấp Các đại lượng vật lý tính qua ma trận mật độ Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu Các vấn đề nghiên cứu mà luận án đưa xuất phát từ vấn đề vật lý đại, kết...tỷ lệ pha tạp vật liệu Phát điểm bất thường cấu trúc hợp kim CuAg50 mở hướng nghiên cứu cho nghiên cứu sinh loại vật liệu Luận án nghiên cứu phụ thuộc tham số nhiệt động vào nhiệt độ có ảnh hưởng