核效應(yīng)分析正電子湮沒技術(shù)(編輯修改稿)
2025-02-27 17:51 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 小 (〈 10 ))： θ≈PT /m0C (1800 –θ) 角為實驗室坐標系統(tǒng)中兩個 γ光子之間的夾角； PT 為電子的動量 P 在垂直于光子發(fā)射方向上的分量 。 由此測得的角關(guān)聯(lián)曲線能夠描述物質(zhì)中被湮滅的電子的動量分布 。 P湮滅對的動量 光子的動量 光子的動量 2γ湮滅過程中動量守恒的矢量圖 ? 湮滅輻射光子能量的多普勒移動。 湮滅時正負電子對的運動還會引起在實驗室系統(tǒng)中所測得的湮滅光子能量的多普勒移動。通常頻率漂移可以表示為： △ ν/ν=VL / C VL為湮滅時，正負電子對對于其質(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應(yīng)為： △ E = (VL/C)E = CPL/2 由此式可看出， 測量湮滅輻射光子能量的變化量，也能夠反映物質(zhì)中電子的動量分布。 正電子湮沒的實驗技術(shù) 正電子湮沒的實驗方法： 1) 正電子湮沒壽命譜； 2) 正電子湮沒輻射角關(guān)聯(lián)譜； 3) 多普勒展寬譜； 4) 慢正電子束技術(shù)。 正電子湮沒的實驗設(shè)備 1) 正電子壽命測量 正電子譜學(xué)實驗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 起始信號 ，這就是生成核 22Ne退激時發(fā)出的 g光子。正電子在樣品中湮沒后發(fā)出的能量為 的 g光子是湮沒事件的終止信號 。 正電子源 22Na的衰變綱圖 正電子的壽命即為起始信號和終止信號之間的時間間隔 ，可用核電子學(xué)中的時間譜儀來測量。 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，且譜儀計數(shù)率比較低。近年來人們都采用 快 快符合譜儀 ，它具有調(diào)節(jié)方便，計數(shù)率高等優(yōu)點。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及分壓線路組成。恒比定時甄別器 (CFDD)具有兩種功能，既可以對所探測的 g光子進行能量選擇，又可在探測到 g光子時產(chǎn)生定時信號。調(diào)節(jié) CFDD(ORTEC 583) 的能窗，使兩探頭分別記錄同一個正電子所發(fā)出的起始和終止信號 。時間幅度轉(zhuǎn)換器 TAC(ORTEC 566)將這兩個信號之間的時間間隔轉(zhuǎn)換為一個高度與之成正比的脈沖信號輸入多道分析器 MCA(ORTEC 919)。 MCA所記錄的即為正電子壽命譜。 譜儀時間分辨率一般為 3 1010 s左右，最好的已達 1010 s。 正電子壽命譜儀 雙 γ 角關(guān)聯(lián)方法可參見 長狹縫角關(guān)聯(lián)測量系統(tǒng)示意圖， 這是一維長狹縫角關(guān)聯(lián)測量系統(tǒng)示意圖。正電子源通常為64Cu、 22Na、 58Co， 測量時相對于固定探頭以 Z方向為軸轉(zhuǎn)動另一探頭 ,測出符合計數(shù)率隨角度的分布 ,就可以得到電子在某個方向上的動量分布。 該方法要求高精度的機械設(shè)備和強源 (幾十毫居里的點源 )，典型的角分辨率為 。 有些工作采用多探測器系統(tǒng)可作兩維動量分布的測量。 2) 雙 γ 角關(guān)聯(lián)方法 3) 多普勒能移測量 電子 正電子對的運動會引起湮沒輻射在能量上的多普勒移動。用高能量分辨本領(lǐng)的固體探測器可以探測正電子湮沒輻射的多普勒展寬。多普勒展寬譜儀的實驗裝臵如圖所示。 正電子湮沒輻射多普勒展寬測量裝置 源 樣品夾心結(jié)構(gòu)與壽命測量中所用的相同。高純鍺探頭測到的湮沒信號經(jīng)逐步放大后輸入多道分析器 MCA， 得到湮沒輻射的能譜。多普勒展寬譜儀的計數(shù)率與角關(guān)聯(lián)系統(tǒng)相比差不多大一百倍，收譜時間短，一般用 5?Ci的正電子源測量一小時就足以滿足統(tǒng)計精度。然而，缺點是此系統(tǒng)的分辨率不夠高。目前 Ge探測器最好的能量分辨在 511KeV處為 1KeV，相當于 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數(shù)量級。另外，這種系統(tǒng)還會出現(xiàn)電子學(xué)穩(wěn)定性問題，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，我們常用線型參數(shù)法來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與峰總計數(shù) C之比，而 W參數(shù)則定義為峰兩側(cè)計數(shù) B與總計數(shù) C之比，即表示為：
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1