正電子湮沒技術(shù)ppt課件-展示頁
2024-11-12 23:22本頁面
【正文】 種最輕的原子，因為其原子量只有氫原子的 1/920。 ? 若湮沒時湮沒對靜止，則根據(jù)能量守恒與動量守恒可知，兩個光子將沿 180?相反方向射出，每個光子的能量為： 式中 m0電子靜止質(zhì)量， c為光速， EB是正電子 — 電子之間的束縛能，一般只有 eV數(shù)量級，與 m0c2這一項相比很小，通常略去不計。 正電子與電子湮沒： 2?湮沒 ? 正電子與電子碰撞時會發(fā)生湮沒現(xiàn)象，這時質(zhì)量轉(zhuǎn)變成能量。 ? 制樣方法簡便，適應(yīng)的材料廣泛，通過 ?射線帶出信息有利于現(xiàn)場測量特點，在固體物理、材料科學(xué)及物理冶金和化學(xué)等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。正電子湮沒技術(shù) －原理、實驗方法及應(yīng)用 概述 ? 正電子湮沒技術(shù) (Positron Annihilation Technique，簡稱 PAT)是一門六十年代迅速發(fā)展起來的新學(xué)科。 ? 通過測量正電子與材料中電子湮沒時所發(fā)射出的 ?射線的角度、能量以及正電子與電子湮沒前的壽命，來研究材料的電子結(jié)構(gòu)和缺陷結(jié)構(gòu)。 正電子發(fā)展歷史 ? 1939年狄拉克從理論上預(yù)言正電子的存在 ? 1932年安德森， 1933年 Blackett和 Occhian Line從實驗上觀測到正電子的存在 ? 1934年 MoHorovicic提出可能存在 e+e的束縛態(tài) ? 1937年 LSimon和 KZuber發(fā)現(xiàn) e+e對的產(chǎn)生 ? 1945年 A. Eruark命名正電子素 Positronium(Ps) ? 1945年 A. Ore提出在氣體中形成正電子素的 Ore模型 ? 1951年 M. Deutsch首先從實驗上證實 Ps的存在 ? 1953年 R. E. Bell和 R. L. Graham測出在固體中正電子湮沒的復(fù)雜譜 ? 1956年 R. A. Ferrell提出在固體和液體中形成 Ps的改進后的 Ore模型；廣泛研究了正電子在固體中的湮沒 ? 1974年 O. E. Mogensen提出形成 Ps的激勵團模型 (Spur Model) ? 1974年 S. L. Varghese和 E. S. Ensberq， V. W. He和 I. Lindqre從 n=1用光激發(fā)而形成 n=2的 Ps ? 1975年 K. F. Canter， A. P. MiLLs和 S. Berko觀測了 Ps拉曼 ?輻射和 n=2的精細結(jié)構(gòu)。 ? 大多數(shù)情況下，正電子 — 電子對（簡稱為湮沒對）湮沒后變成兩個 ?光子。計算得 E0約等于511keV B200 21 EcmE ??正電子素 ?在氣體、液體和某些固體介質(zhì)中，正電子能夠束縛一個電子而形成一種短壽命的原子即正電子素 (Positronium，簡寫為 Ps)。 ? Ps的結(jié)構(gòu)類似于氫，其原子半徑約為氫的兩倍，而結(jié)合能只有氫原子的二分之一。 ? 由于湮沒過程屬電磁相互作用應(yīng)滿足宇稱守恒， p Ps可以發(fā)生 2?湮沒，而 o Ps只能發(fā)生 3?湮沒，即放出 3個 ?光子。 ? 對于入射的非極化正電子，自旋呈對稱分布，因此形成 pPs與 oPs的數(shù)目比為 1： 3。這導(dǎo)致材料中 oPs的壽命大大小于 140ns的本征壽命而通常只有 110ns，所以可以利用拾起湮沒追蹤化學(xué)反應(yīng)過程。 正電子的壽命 ?自由正電子在其運動速度 v遠小于光速 c時，單位時間發(fā)生 2?湮沒的幾率為 ： 式中 r0是經(jīng)典電子半徑， c為光速， ne是正電子所在處的電子密度。 er 20?????1?湮沒對的動量守恒 ?正電子和電子的湮沒特性不僅與介質(zhì)中電子濃度有關(guān)，還和電子動量分布有關(guān) 。在它們的質(zhì)心坐標系中，光子的能量精確地為 ，并且兩個 ?光子嚴格地向相反方向運動。 湮沒過程中動量守恒矢量圖 ?PLPPTP 2=m0cP L/2P1=m0c+ PL/2cmP T 0/??因為熱化后的正電子動量幾乎為零， 所以測量的角關(guān)聯(lián)曲線描述了物質(zhì)中被湮沒的電子的動量分布 。頻移為： ? 其中 vL是湮沒對質(zhì)心的縱向速度，等于 PL/2m0，由于光子能量正比于它的頻率，可以得到能量為 m0c2時，其多普勒能移為： ? 湮沒輻射的線形反映了物質(zhì)中電子的動量分布。所以測量正電子湮沒角關(guān)聯(lián)曲線和多普勒展寬譜可以研究物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的變化。正電子在樣品中湮沒后發(fā)出能量為 ?光子是湮沒事件的終止信號 。 ? 22Na放射源的半衰期較長，為 ，且使用方便，因此用于正電子壽命譜測量的放射源幾乎全是 22Na源。另一個 ?+衰變能量為 ，因為此分支比只占 %而太低，因此無
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