Positron lifetimes in metal hydrides

Summary

Positron-decay curves in commercially available metal hydrides have been measured, using a delayed coincidence system with 0.37 ns (FWHM) prompt time resolution. Evidence was found that the annihilation is complex, with two exponential decays of comparable intensities. In alkali-metal hydrides as in alkaline-earth hydrides, the annihilation ratesΓ ₁ andΓ ₂ are found to increase with molecular densities. The experimental results are against the crude application of the simple decay model of the positron bound to a single H⁻ ion of the lattice. This model seems realistic only in the limit of very low molecular densities. Positron lifetimes in TiH₂ and ZrH₂ are found to be considerably shorter than lifetimes in divalent alkaline earth hydrides, probably owing to the presence of the highly polarizable electrons in the conduction band.

Riassunto

Le vite medie dei positoni negli idruri metallici commercialmente disponibili sono state misurate mediante un sistema di coincidenza ritardata avente una risoluzione di 0.37 ns (FWHM). L’annichilamento è risultato essere complesso con due componenti di decadimento esponenziali aventi intensità paragonabili. Sia negli idruri dei metalli alcalini che in quelli dei metalli alcalino terrosi si è trovato che le probabilità di annichilimentogT ₁ egT ₂ aumentano con le densità molecolari. I risultati sperimentali sono contrari alla applicazione del semplice modello di decadimento del positone legato ad un singolo ione H⁻. Questo modello sembra plausibile solo nel limite di densità molecolari molto basse. Le vite medie dei positoni in TiH₂ e ZrH₂ sono risultate considerevolmente più brevi di quelle riscontrate negli idruri dei metalli alcalino terrosi: ciò è probabilmente dovuto al contributo degli elettroni di conduzione.

Реэюме

Были иэмерены кривые распада поэитронов в имеюшихся с продаже металлических гидридах, испольэуя эапаэдываюшую систему совпадений с 0.37 нсек (FWHM) мгновенным временным раэрещением. Найдено подтверждение, что аннигиляция является сложной, с двумя зкспоненциальными распадами, со сравнимыми интенсивностями. В шелочных металлических гидридах, подобных шелочноэемельным гидридам, получено, что скорости аннигиляции Γ₁ и Γ₂ увеличиваются с увеличением молекулярных плотностей. Экспериментальные реэультаты противоречат непосредственному применению простой модели распада, которая рассматривает поэитрон, свяэанным с отдельным ионом Н- в рещетке. Эта модель окаэывается реалистичной только в пределе очень ниэких молекулярных плотностей. Получено, что времена жиэни поэитронов в TiH₂ и ZrH₂ эначительно короче, чем времена жиэни в двухвалентных шелочно-эемельных гидридах, что, вероятно, обусловлено наличием сильно поляриэуемых злектронов в эоне проводимости.