正電子湮沒譜學
正文
一種研究物質微觀結構的方法。正電子是電子的反粒子,兩者除電荷符號相反外,其他性質(靜止質量、電荷的電量、自鏇)都相同。正電子進入物質在短時間內迅速慢化到熱能區,同周圍媒質中的電子相遇而湮沒,全部質量(對應的能量為2meс2)轉變成電磁輻射──湮沒γ光子(見電子對湮沒)。50年代以來對低能正電子同物質相互作用的研究,表明正電子湮沒特性同媒質中正電子-電子系統的狀態、媒質的電子密度和電子動量有密切關係。隨著亞納秒核電子學技術、高解析度角關聯測量技術以及高能量解析度半導體探測器的發展,可以對正電子的湮沒特性進行精細的測量,從而使正電子湮沒方法的研究和套用得到迅速發展。現在,正電子湮沒譜學已成為一種研究物質微觀結構的新手段。實驗測量方法主要有正電子壽命測量、湮沒γ角關聯測量和湮沒譜線都卜勒增寬測量三類。
正電子壽命譜方法 通常用22Na作正電子源,源強為幾微居里到幾十微居里。測量設備類似核能譜學中常用的符合系統,稱之為正電子壽命譜儀(見彩圖),圖1是快-快符合系統方框圖。譜儀時間解析度一般為3×10-10s左右,最好的已達1.7×10-10s。


雙γ角關聯方法 圖2是一維長狹縫角關聯測量系統示意圖。正電子源通常為64Cu、22 Na、


正電子湮沒技術可用來研究物質微觀結構及其變化。在固體物理中套用最廣泛。可用來研究晶體缺陷(空位、位錯和輻照損傷等),固體中的相變,金屬有序-無序相變等。
在無損檢驗中可用來探測機械部件(如輪機葉片、飛機起落裝置)的疲勞損傷,可在小裂縫出現之前作出預報。在化學中可用於研究有機化合物的化學反應,鑑定有機物結構中的碳正離子,研究聚合物的微觀結構等。在生物學中,研究生物大分子在溶液中的結構。醫學上,用正電子發射斷層掃瞄器,可得到人的心臟、腦和其他器官的斷面圖像,研究它們的新陳代謝過程,作出疾病的早期診斷及腫瘤的早期發現。(見彩圖)
