核效應(yīng)分析正電子湮沒(méi)技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-27 17:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 小 (〈 10 ))： θ≈PT /m0C (1800 –θ) 角為實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)系統(tǒng)中兩個(gè) γ光子之間的夾角； PT 為電子的動(dòng)量 P 在垂直于光子發(fā)射方向上的分量 。 由此測(cè)得的角關(guān)聯(lián)曲線(xiàn)能夠描述物質(zhì)中被湮滅的電子的動(dòng)量分布 。 P湮滅對(duì)的動(dòng)量 光子的動(dòng)量 光子的動(dòng)量 2γ湮滅過(guò)程中動(dòng)量守恒的矢量圖 ? 湮滅輻射光子能量的多普勒移動(dòng)。 湮滅時(shí)正負(fù)電子對(duì)的運(yùn)動(dòng)還會(huì)引起在實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)中所測(cè)得的湮滅光子能量的多普勒移動(dòng)。通常頻率漂移可以表示為： △ ν/ν=VL / C VL為湮滅時(shí)，正負(fù)電子對(duì)對(duì)于其質(zhì)心的縱向速度，它等于PL/2m0 而光子的能量正比于它的頻率。因此，能量為 m0C2 的光子的多普勒能量移動(dòng)應(yīng)為： △ E = (VL/C)E = CPL/2 由此式可看出， 測(cè)量湮滅輻射光子能量的變化量，也能夠反映物質(zhì)中電子的動(dòng)量分布。 正電子湮沒(méi)的實(shí)驗(yàn)技術(shù) 正電子湮沒(méi)的實(shí)驗(yàn)方法： 1) 正電子湮沒(méi)壽命譜； 2) 正電子湮沒(méi)輻射角關(guān)聯(lián)譜； 3) 多普勒展寬譜； 4) 慢正電子束技術(shù)。 正電子湮沒(méi)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1) 正電子壽命測(cè)量 正電子譜學(xué)實(shí)驗(yàn)通常使用正電子源是 22Na， 其衰變綱圖如圖所示。伴隨著正電子發(fā)射有一個(gè) 起始信號(hào) ，這就是生成核 22Ne退激時(shí)發(fā)出的 g光子。正電子在樣品中湮沒(méi)后發(fā)出的能量為 的 g光子是湮沒(méi)事件的終止信號(hào) 。 正電子源 22Na的衰變綱圖 正電子的壽命即為起始信號(hào)和終止信號(hào)之間的時(shí)間間隔 ，可用核電子學(xué)中的時(shí)間譜儀來(lái)測(cè)量。 正電子壽命譜儀有兩種，即快 慢符合譜儀和快 快符合譜儀。快 慢符合譜儀比較復(fù)雜，且譜儀計(jì)數(shù)率比較低。近年來(lái)人們都采用 快 快符合譜儀 ，它具有調(diào)節(jié)方便，計(jì)數(shù)率高等優(yōu)點(diǎn)。常用的快 快符合譜儀如圖所示。 快 快符合正電子壽命譜儀框圖 正電子源夾在兩片相同的樣品之間，并臵于兩探頭中間。探頭由 BaF2晶體 (或塑料閃爍體 )、光電倍增管 XP2023Q及分壓線(xiàn)路組成。恒比定時(shí)甄別器 (CFDD)具有兩種功能，既可以對(duì)所探測(cè)的 g光子進(jìn)行能量選擇，又可在探測(cè)到 g光子時(shí)產(chǎn)生定時(shí)信號(hào)。調(diào)節(jié) CFDD(ORTEC 583) 的能窗，使兩探頭分別記錄同一個(gè)正電子所發(fā)出的起始和終止信號(hào) 。時(shí)間幅度轉(zhuǎn)換器 TAC(ORTEC 566)將這兩個(gè)信號(hào)之間的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為一個(gè)高度與之成正比的脈沖信號(hào)輸入多道分析器 MCA(ORTEC 919)。 MCA所記錄的即為正電子壽命譜。 譜儀時(shí)間分辨率一般為 3 1010 s左右，最好的已達(dá) 1010 s。 正電子壽命譜儀 雙 γ 角關(guān)聯(lián)方法可參見(jiàn) 長(zhǎng)狹縫角關(guān)聯(lián)測(cè)量系統(tǒng)示意圖， 這是一維長(zhǎng)狹縫角關(guān)聯(lián)測(cè)量系統(tǒng)示意圖。正電子源通常為64Cu、 22Na、 58Co， 測(cè)量時(shí)相對(duì)于固定探頭以 Z方向?yàn)檩S轉(zhuǎn)動(dòng)另一探頭 ,測(cè)出符合計(jì)數(shù)率隨角度的分布 ,就可以得到電子在某個(gè)方向上的動(dòng)量分布。 該方法要求高精度的機(jī)械設(shè)備和強(qiáng)源 (幾十毫居里的點(diǎn)源 )，典型的角分辨率為 。 有些工作采用多探測(cè)器系統(tǒng)可作兩維動(dòng)量分布的測(cè)量。 2) 雙 γ 角關(guān)聯(lián)方法 3) 多普勒能移測(cè)量 電子 正電子對(duì)的運(yùn)動(dòng)會(huì)引起湮沒(méi)輻射在能量上的多普勒移動(dòng)。用高能量分辨本領(lǐng)的固體探測(cè)器可以探測(cè)正電子湮沒(méi)輻射的多普勒展寬。多普勒展寬譜儀的實(shí)驗(yàn)裝臵如圖所示。 正電子湮沒(méi)輻射多普勒展寬測(cè)量裝置 源 樣品夾心結(jié)構(gòu)與壽命測(cè)量中所用的相同。高純鍺探頭測(cè)到的湮沒(méi)信號(hào)經(jīng)逐步放大后輸入多道分析器 MCA， 得到湮沒(méi)輻射的能譜。多普勒展寬譜儀的計(jì)數(shù)率與角關(guān)聯(lián)系統(tǒng)相比差不多大一百倍，收譜時(shí)間短，一般用 5?Ci的正電子源測(cè)量一小時(shí)就足以滿(mǎn)足統(tǒng)計(jì)精度。然而，缺點(diǎn)是此系統(tǒng)的分辨率不夠高。目前 Ge探測(cè)器最好的能量分辨在 511KeV處為 1KeV，相當(dāng)于 4mrad的等效角分辨率，這比角關(guān)聯(lián)裝臵的分辨率大約差一個(gè)數(shù)量級(jí)。另外，這種系統(tǒng)還會(huì)出現(xiàn)電子學(xué)穩(wěn)定性問(wèn)題，因此穩(wěn)譜器是必不可少的。多道分析器 (ORTEC 919)所帶的數(shù)字穩(wěn)譜器可以大大抑制系統(tǒng)的電子學(xué)漂移。 由于多普勒展寬譜的能量分辨率較差，我們常用線(xiàn)型參數(shù)法來(lái)分析多普勒展寬譜的變化。常用的有 S和 W參數(shù)。 S參數(shù)定義為 511KeV峰中央的面積 A與峰總計(jì)數(shù) C之比，而 W參數(shù)則定義為峰兩側(cè)計(jì)數(shù) B與總計(jì)數(shù) C之比，即表示為：
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