核效应分析正电子湮没技术.ppt

由于多普勒展宽谱的能量分辨率较差，我们常用线型参数法来分析多普勒展宽谱的变化。常用的有S和W参数。S参数定义为511KeV峰中央的面积A与峰总计数C之比，而W参数则定义为峰两侧计数B与总计数C之比，即表示为：S=A/CW=B/CS参数及W参数的定义如图所示。S参数反映了低动量电子即价电子或传导电子的动量信息，而W参数反映了高动量电子即芯电子的动量信息。常规正电子实验方法利用放射源发射正电子，其能量一般都较高，而且能量分布很宽。因此只能研究块状材料体内的平均信息。随着半导体技术不断发展，材料的尺寸已越来越小，由三维发展到两维、一微甚至零维。如何研究材料微区的结构信息已变得极为重要。近年来发展的慢正电子束技术可以用于研究研究材料的表面和界面结构。高能正电子通过慢化体慢化后，再将其加速至所需要的能量，并利用电磁聚焦，这样就可以得到单能慢正电子束，其能量在0～几十keV特范围内连续可调。如果对慢正电子进行二次慢化和再聚焦，即可得到正电子微束，可进行扫描得到材料三微结构信息。目前利用这一方法研究的材料领域已由金属、半导体扩展到聚合物的领域，并取得了非常有意义的结果。4)慢正电子束技术南华大学核科学技术学院正电子湮没仪器系统正电子湮灭技术现在已发展成为物理学家、冶金学家、生物学家和医生们的得力研究工具之一。被研究的物质形态及其发展，包括金属、离子化合物、共价绝缘体化合物，半导体的高分子化合物，也包括固体的单晶、多晶、非晶体、液晶和生物膜等等。正电子与物质相互作用，对于电子非常敏感，可用来研究物质结构方面的问题，如空位、空位团、位错以及微空洞和多种色心等原子尺度范围的缺陷。由于慢正电子的入射动能很低，这项技术可用来研究固体纯真表面的电子态和结构缺陷，已成为表面物理学的一种重要研究手段。医生们应用放射性正电子同位素，对药物作用于人体的过程予以示踪，一旦药物到达某一器官，探测湮灭产生的两条γ射线就能准确地被查出。正电子湮灭技术的应用1、对金属材料辐射损伤的研究正电子湮灭技术对于金属材料经受高能粒子辐照后的退火研究是很有成效的。如右图所示，通量为1.5×1015cm-2的快中子和通量为2×1016cm-2的10Mev电子照射钼，然后对钼进行等时退火的研究。利用正电子湮灭寿命测量法对上述两种辐照后的钼样品的数据分析表明，缺陷捕获正电子的寿命τ，在升温的起始阶段，中子辐照样品的值要比电子辐照样品的值高很多。12中子辐照后的钼样品的寿命τ，约为300PS，而电子辐照后的钼样品，未退火的空洞分量的寿命τ约为200PS。当退火温度从1000C上升到4000C时，τ值都增加到约450PS。此后直到6000C，寿命值基本保持常数，此后随温度继续增加，寿命直增至～600PS。这些和用电子显微镜的研究结果是一致的。正电子参数对空洞大小的依赖关系可用表面捕获概念来进行理论计算。这种计算不但对动量密度曲线能作出符合实际的描述，而且对10埃左右或更大一些空洞所预言的饱和正电子寿命值τ为～450PS，是相符合的，而且对含有空洞的钼样品（其空洞平均直径为9—45埃）所精确测定的正电子寿命值τ在～465PS左右保持不变的结果是一致的。由此可见，正电子寿命实际上反映了空洞的直径，因此正电子湮灭技术可以作为探测小空洞的生长情况和材料发生膨胀的一种敏感探针。正电子湮没技术

及其应用PredictionofpositronExistenceofpositronspredictedbyPAMDiracin1928fromrelativistictheoryofelectrons.英国物理学家P.Dirac(1902---1984)Dirac’sequationimplies:positronmass=electronmasspositroncharge=+ePredictionofantimatterDiscoveryofantimatterAnderson(1932)discoveredthepositronpredictedbyDiracDiscoveryofantimatterPositivelychargedelectronsdetectedincosmicrayspassingthroughacloudchamberimmersedinamagneticfieldAcloudchamber(Wilsonchamber)wasnormal