核效应分析正电子湮没技术.pptx

正电子湮没技术及其应用;Prediction of positron ;Discovery of antimatter;A cloud chamber (Wilson chamber) was normally used at that time to detect tracks of charged particles. It contained a supersaturated vapour. When a charged particle enters the chamber, it collides with air or alcohol vapour atoms, producing free ions (ionisation process). Vapour in the chamber condenses around these free ions, forming droplets. The droplets are what form the trail. ;;正电子的基本物理特性; 电子对效应(Pair e+-e- Production);能量≥1.02 MeV 的γ射线与原子核作用可能产生一对正-负电子。 ;正电子湮没 (Positron Annihilation);正电子与电子相互作用发生湮灭时，主要是发射双γ射线；而发射单个γ射线，只有当存在能吸收反冲动量的第三者（粒子）时，才有可能，发射单个γ射线的几率是很小的；据计算，发生三个γ射线湮灭按自旋平均的截面，只是发生两个γ射线湮灭的截面的0.27%。 所以，正电子与电子湮灭时，主要是产生双γ射线的发射。 实验证实，湮灭产生的两个γ射线具有严格的同时性和其直线性；两个γ射线的能量完全相等（为511KeV），发射方向完全相反。;An electron (e-) and a positron (e+) can collide, destroying one another an liberating energy in the form of a photon. Matter (mass energy) is converted into electromagnetic energy This is called positron annihilation.;正电子湮灭率（λ） ：高能正电子与介质原子周围的电子单位时间内产生湮灭的几率。λ的倒数即正电子的平均寿命τ。对双光子效应理论推导有： λ=πr02cne = 4.52×109ρZ/A（s-1） r0 = e3/(mec2) 为电子经典半径； ne 为正电子所在处介质的电子密度； c 为光速； ρ、Z、A 分别为吸收物质的密度，原子序数和原子量。 由表达式可以看出，湮灭几率λ与正电子的速度无关。通过测量λ就能直接求出正电子湮灭时它所在处物质的电子密度ne，因此，正电子能够用作检验介质中电子密度的一种检验粒子。;湮灭信息反映物质中电子的动量分布。发生湮灭时，正电子已被充分热化，能量为 0.01eV 量级，但物质中电子的能量为几个 eV 量级。因此，在实验室坐标系统中，电子对的动量值(实际为电子的动量，正电子动量几乎为零) 不等于零，湮灭???产生的两个γ光子的运动方向，将会偏离其共直线。;湮灭辐射光子能量的多普勒移动。湮灭时正负电子对的运动还会引起在实验室系统中所测得的湮灭光子能量的多普勒移动。通常频率漂移可以表示为： △ν/ν=VL / C VL为湮灭时，正负电子对对于其质心的纵向速度，它等于PL/2m0 而光子的能量正比于它的频率。因此，能量为m0C2 的光子的多普勒能量移动应为： △E = (VL/C)E = CPL/2 由此式可看出，测量湮灭辐射光子能量的变化量，也能够反映物质中电子的动量分布。;正电子湮没的实验技术;1) 正电子寿命测量 ;;正电子源夹在两片相同的样品之间，并置于两探头中间。探头由BaF2晶体(或塑料闪烁体)、光电倍增管XP2020Q及分压线路组成。恒比定时甄别器(CFDD)具有两种功能，既可以对所探测的?光子进行能量选择，又可在探测到?光子时产生定时信号。调节CFDD(ORTEC 583) 的能窗，使两探头分别记录同一个正电子所发出的起始和终止信号--1.28MeV和0.511MeV的光子。时间幅度转换器TAC(ORTEC 566)将这两个信号之间的时间间隔转换为一个高度与之成正比的脉冲信号输入多道分析