正电子湮没谱学

[拼音]：zhengdianzi yanmo puxue

[外文]：positron annihilation spectroscopy

一种研究物质微观结构的方法。正电子是电子的反粒子，两者除电荷符号相反外，其他性质（静止质量、电荷的电量、自旋）都相同。正电子进入物质在短时间内迅速慢化到热能区，同周围媒质中的电子相遇而湮没，全部质量(对应的能量为2m_eс²)转变成电磁辐射──湮没γ光子（见电子对湮没）。50年代以来对低能正电子同物质相互作用的研究，表明正电子湮没特性同媒质中正电子-电子系统的状态、媒质的电子密度和电子动量有密切关系。随着亚纳秒核电子学技术、高分辨率角关联测量技术以及高能量分辨率半导体探测器的发展，可以对正电子的湮没特性进行精细的测量，从而使正电子湮没方法的研究和应用得到迅速发展。现在，正电子湮没谱学已成为一种研究物质微观结构的新手段。

实验测量方法主要有正电子寿命测量、湮没γ角关联测量和湮没谱线多普勒增宽测量三类。

正电子寿命谱方法

通常用²²Na作正电子源，源强为几微居里到几十微居里。测量设备类似核能谱学中常用的符合系统，称之为正电子寿命谱仪（见彩图），图1是快-快符合系统方框图。谱仪时间分辨率一般为3×10^-10s左右，最好的已达1.7×10^-10s。

²²Na放射的正电子入射到测试样品中，同其中的电子发生湮没，放出γ射线。用1.27MeV的γ光子标志正电子的产生，并作为起始信号，511keV的湮没辐射γ光子标志正电子的“死亡”，并作为终止信号。两个信号之间的时间就是正电子的寿命。在凝聚态物体中，自由正电子湮没的平均寿命在(1～5)×10^-10s范围内。

双γ角关联方法

图2是一维长狭缝角关联测量系统示意图。正电子源通常为⁶⁴Cu、²² Na、Co，测量时相对于固定探头以z方向为轴转动另一探头，测出符合计数率随角度的分布，就可以得到电子在某个方向上的动量分布。该方法要求高精度的机械设备和强源(几十毫居里的点源)，典型的角分辨率为0.5mrad。有些工作采用多探测器系统可作两维动量分布的测量。

测量多普勒增宽谱

使用高能量分辨率Ge(Li)或高纯锗半导体探测器，测量湮没辐射的能谱。能量分辨率可达1keV（对⁸⁵ Sr，514keV的γ射线）左右。这种方法的优点是只需用几微居里的弱源，获取数据快，适用于动态研究。缺点是获取的数据粗糙，对湮没电子动量的分辨不如角关联实验好，典型情况下差四倍。

正电子湮没技术可用来研究物质微观结构及其变化。在固体物理中应用最广泛。可用来研究晶体缺陷（空位、位错和辐照损伤等），固体中的相变，金属有序－无序相变等。

在无损检验中可?a 224/264703.html' target='_blank' style='color:#136ec2'>美刺讲饣挡考?如轮机叶片、飞机起落装置)的疲劳损伤，可在小裂缝出现之前作出预报。在化学中可用于研究有机化合物的化学反应，鉴定有机物结构中的碳正离子，研究聚合物的微观结构等。在生物学中，研究生物大分子在溶液中的结构。医学上，用正电子发射断层扫描仪，可得到人的心脏、脑和其他器官的断面图像，研究它们的新陈代谢过程，作出疾病的早期诊断及肿瘤的早期发现。（见彩图）

电子偶素作为惟一的轻子体系，是验证量子电动力学的一个理想的体系。

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正电子湮没谱学百科介绍

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