Digital time-differential perturbed gamma-gamma angular correlation (TDPAC) spectrometers have recently been introduced as a versatile alternative to the conventional analogue implementation, eliminating analogue signal processing in favour of software. In the first part of this work we describe a digital spectrometer which utilises minimal software and hardware without sacrificing performance. Specifically, we replace automation with user participation at the start of spectrum collection, significantly reducing effort required in software development, the primary hurdle in digital TDPAC implementation. We achieve timing resolution as good as 350 ns, energy resolutions near 16%, and data rates up to 70 kcps per detector, with BaF2 detectors. In the second part of this work, we use 181-Hf TDPAC to study the static and dynamic magnetism in melt-spun a-Fe_xHf_{100-x} bond frustrated materials, for x=91.3 to 92.1. We extract from spectra the static magnetic hyperfine field Bhf and a decay rate, lambda, which we attribute to fluctuations in Bhf. We observe the onset of magnetic ordering in Bhf at Tc and a deviation from Brillouin behaviour at lower temperatures, consistent with transverse spin freezing at Txy. Lambda shows a sharp peak at Tc and a finite, broad peak at Txy, with remarkable similarity to previous μSR results. Tc values extracted from Bhf and lambda are consistent with 57-Fe Mossbauer and are used with Txy values from lambda to map out the zero field magnetic phase diagram, which displays increasing frustration with decreasing Hf content in a narrowing gap between Tc and Txy, and is almost identical to that for the Fe-Zr system. Through this work, we demonstrate the sensitivity of TDPAC to magnetic dynamics even in complex systems with large, static and disordered magnetic fields and electric field gradients. / Les spéctromètres numériques de corrélation angulaire gamma-gamma différentielle en temps perturbée (TDPAC) ont été introduits récemment comme alternatives polyvalents aux spéctromètres analogiques conventionels. Dans la première partie de ce travail, nous décrivons un spéctrometre numérique qui utilize un minimum de code et d'instrumentation sans sacrifier la performance. En particulier, nous remplaçons l'automation par la participation de l'utilizateur, réduisant considérablement l'effort du codage, ce qui représente la majorité du travail requis pour réaliser un système de TDPAC numérique. Nous obtenons des résolutions en temps et en énergie de 350 ns et de 16% avec des détecteurs de BaF2 et des taux d'acquisition de 70 mille évenements, par seconde, par détecteur. La deuxième partie de ce travail consiste d'un étude 181-Hf TDPAC des propriétés statiques et dynamiques du magnetisme dans les matériaux frustrés a-Fe_xHf_{100-x}, préparés à la trempe sur roue pour x = 91.3 - 92.1. Un champ magnétique statique, Bhf, et un taux de décroissance, lambda, qui mesure les fluctuations magnétiques, sont extraits des spectres. Bhf manifeste l'apparance de l'ordre magnétique à Tc et, aux températures basses, il s'écarte du modèle Brillouin, en accord avec les composantes transversales de spins qui se figent à Txy. La forme de lambda a une ressemblence étonnante à la forme du taux de fluctuation obtenu par μSR pour le système a-Fe_xZr_{100-x}, avec un maximum aigu à Tc et un maximum diffus à Txy. Les valeurs de Tc sont confirmés par la spectroscopie de Mossbauer à 57-Fe. La diagramme de phase magnétique, presque identique à celui du système Fe-Zr, manifeste une frustration qui augmente avec une décroissance du contenu Hf, indiquée par le raprochement de Tc et de Txy. Ce travail éprouve la puissance de TDPAC comme outil pour l'étude des comportements dynamiques magnétiques, même dans les systèmes complexes y compris des champs intenses statiques et désordonés.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.117057 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Webb, Tatiana |
| Contributors | Dominic Ryan (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Physics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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