Untersuchung der Wasserstoffdiffusion in Gegenwart von Haftstellen

In verschiedenen Metallen wirken Verunreinigungen und andere Gitterdefekte als Trapping-Zentren für diffundierenden Wasserstoff. Mit Hilfe der quasielastischen Neutronenstreuung wurden diese Effekte an einem verdünnten Modellsystem, nämlich NbN$_{0.007}H_{0.004}$, mit dem hochauflösenden Spektrometer IN10 desILL in Grenoble untersucht. Für kleine Streuvektoren $\underline{Q}$ wurde eine lorentzförmige quasielastische Linie gefunden, deren Breite die effektive H-Diffusionskonstante ergibt. Sie ist kleiner als im reinen Niob und erfährt im Gegensatz zur reinen Substanz keine Änderung der Aktivierungsenergie. Für große Impulsüberträge $\underline{Q}$ ist das Streugesetz eine Überlagerung von schmalen und sehr breiten Komponenten. Die schmalen Komponenten werden vonden Protonen im getrapten Zustand verursacht. Ihre Intensität nimmt wie die thermische Besetzung der Traps mit steigender Temperatur ab. Mit Hilfe ihrer Linienbreite wurden die charakteristischen Trapping-Zeiten des Protons ermittelt. Sie sind einige hundertmal länger als die mittleren Verweilzeiten auf Gitterplätzen im reinen Niob. Die experimentellen Daten wurden (a) in einem $\underline{phänomenologischen}$ Random-Walk-Modell analysiert. Dieses Modell erlaubt eine in sich konsistente Beschreibung der Meßergebnisse und ergibt die Einfangrate der Trap, die Entkommrate aus der Trap sowie die effektive Diffusionskonstante. (b) Eine $\underline{mikroskopische}$ Interpretation der Resultate wurde auf der Basis von elastischen N-H-Wechselwirkungspotentialen durchgeführt. Sie führt zu einersehr guten Übereinstimmung zwischen Rechnungen und experimentellen Resultaten. Dabei ergeben sich Hinweise auf die Potentialstruktur in der Umgebung eines N-Atoms