正电子湮没谱在材料学中的应用

源起

       自狄拉克在理论上预言了反物质存在之后,反物质就一直是科幻小说和影视作品的宠儿。反物质反应堆驱动的宇宙飞船,威力巨大的反物质炸弹等等。从理论上讲,反物质湮没确实确实可以有很大的破坏力,但是制备和保存这种武器是非常难的,所以超级武器离我们还很遥远。反过来,作为第一个被观测到的反物质——正电子,在科学研究上找到了它的归宿,逐渐发展成为了正电子湮没谱学这门学科。

原理

      简单来说,就是用正电子作为“探针”,让其入射到材料中,与电子进行湮没,通过探测到的光子信息来反推寿命和其它诸如电子动量等信息来表征材料的微观结构。
  • Na-22源发出正电子的同时会放射出固定能量的伽马射线,通过探测该能量射线来标定正电子寿命的起始点。
  • 正电子入射到材料中与电子湮没并放射出511keV的伽马射线,探测该能量的射线来记录正电子寿命的终点,即可得到正电子寿命的大小。 
  • 通俗的说,材料中的微观缺陷越多,正电子会因为“找不到”合适的电子湮没使得寿命更长。通过分析收集到的伽马射线的角分布、动量等其它信息可以进一步探究材料的更多微观信息。

正电子湮没技术研究材料有着如下的优势:

1、对样品的种类几乎没有什么限制,可以是固体、液体、气体。凡是涉及材料的电子密度及电子动量有关的问题,原则上都可以用正电子湮没技术来研究。实验证明,正电子湮没谱学是研究金属、半导体、高温超导体、高聚物等材料中的微观结构、电荷密度分布、电子动量密度分布极为灵敏的工具;

2、对样品中原子尺度的缺陷和各相变极端敏感(缺陷浓度在10−7~10−4范围都可以探测到(原子位置百分比))  ,正电子缺陷所感知的限度约为1~10 nm,如果晶格中缺少一个或几个原子的缺陷,这些缺陷在电镜、X衍射中研究颇为困难,所以正电子湮没可以和电镜、X衍射及其他技术相辅相成,互为补充;

3、是一种非破坏性研究方法而且对测量温度区间几乎没有限制,可以跨越材料的熔点或凝固点,信息又是通过穿透力很强的伽马射线携带出来的,因此易于对样品做高低温的动态原位测量,即一面升温一面测量,或在测量时施加电场、磁场、高气压、真空等特殊环境。

愿景

我们的设备旨在帮助科研人员能以最简单的方式得到最好的数据,把您的精力从复杂的前期调试工作中解放出来。所以我们的PLS系统有着以下特征:

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  • 全套NIM插件及AN34实验方案: ORTEC经典的NIM插件,提供了最直观的效果、卓越的稳定性和优异的扩展性。搭配AN34实验方案,可以更好的进行科研教学活动。
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另外,ORTEC还能够提供高性能的高纯锗探测器和各种功能的电子学插件,以扩展正电子应用中多普勒展宽等进阶科研需求。

 

创建时间:2022-12-28 16:27
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