Contents
xiii
7.4.2 Two-Phase Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
7.5 Alloying Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
7.5.1 Negative Electrode Materials for Li-Ion Batteries . . . . . . . . 348
7.5.2 βSn as Negative Electrode Material for Li-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
7.5.3 Li x Sn Reference Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
7.5.4 Si as Negative Electrode Material for Li-Ion Batteries . . . . 355
7.5.5 βSn as Negative Electrode Material for Na-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
7.6 Conversion Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
7.6.1 FeSn 2 as Negative Electrode Material for Li-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
7.6.2 Other Tin Based Intermetallic Compounds . . . . . . . . . . . . . . 363
7.6.3 Aging Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
7.6.4 Tin Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
7.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
8 Mössbauer Spectroscopy in External Magnetic Fields . . . . . . . . . . . . . . 381
Michael Reissner
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
8.2 Hyperfine Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
8.3 Simple Magnetic Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
8.4 Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
8.5 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
8.5.1 Ga Substituted Co Ferrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
8.5.2 RE 6 Fe 13 X compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
8.5.3 Spin Glasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
8.5.4 Y(Fe, Al) 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
8.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
9 Mössbauer Spectroscopic Studies on Atomic Diffusion
in Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
Yutaka Yoshida
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
9.2 Historical Development of Diffusion Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
9.2.1 Fick’ Principles and Brownian Motion Theory . . . . . . . . . . 448
9.2.2 Hyperfine Interactions of
57 Fe Nuclei and Mössbauer
Experimental Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
9.2.3 Principle of Mössbauer Study on Atomic Diffusion . . . . . . 454
9.3 Search for Point Defects in Pure Iron by Thermal Scanning
Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458
9.3.1 Thermal Scanning Study on C-doped Fe . . . . . . . . . . . . . . . . 458
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7.4.2 Two-Phase Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
7.5 Alloying Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
7.5.1 Negative Electrode Materials for Li-Ion Batteries . . . . . . . . 348
7.5.2 βSn as Negative Electrode Material for Li-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
7.5.3 Li x Sn Reference Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
7.5.4 Si as Negative Electrode Material for Li-Ion Batteries . . . . 355
7.5.5 βSn as Negative Electrode Material for Na-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356
7.6 Conversion Reactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
7.6.1 FeSn 2 as Negative Electrode Material for Li-Ion
Batteries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359
7.6.2 Other Tin Based Intermetallic Compounds . . . . . . . . . . . . . . 363
7.6.3 Aging Phenomena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367
7.6.4 Tin Oxides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370
7.7 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 374
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
8 Mössbauer Spectroscopy in External Magnetic Fields . . . . . . . . . . . . . . 381
Michael Reissner
8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381
8.2 Hyperfine Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382
8.3 Simple Magnetic Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386
8.4 Experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392
8.5 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
8.5.1 Ga Substituted Co Ferrite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
8.5.2 RE 6 Fe 13 X compounds . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400
8.5.3 Spin Glasses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413
8.5.4 Y(Fe, Al) 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 419
8.6 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 438
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
9 Mössbauer Spectroscopic Studies on Atomic Diffusion
in Materials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
Yutaka Yoshida
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
9.2 Historical Development of Diffusion Studies . . . . . . . . . . . . . . . . . . 448
9.2.1 Fick’ Principles and Brownian Motion Theory . . . . . . . . . . 448
9.2.2 Hyperfine Interactions of
57 Fe Nuclei and Mössbauer
Experimental Set-Up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 450
9.2.3 Principle of Mössbauer Study on Atomic Diffusion . . . . . . 454
9.3 Search for Point Defects in Pure Iron by Thermal Scanning
Method . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458
9.3.1 Thermal Scanning Study on C-doped Fe . . . . . . . . . . . . . . . . 458