金屬中高動量電子分布的實驗研究

何莽莽

摘 要：文章中對鋁、錳、鐵、以及銅等金屬元素的正電子湮沒輻射進行了測量，主要運用雙探頭符合技術，將譜線本底減低，以此獲取正電子和原子內層的湮沒的優(yōu)勢。文章中主要通過實驗的形式，對其進行了測驗。并且通過實驗可知，在譜線的本底可以跟隨樣品和高純鍺探頭距離的縮短而減小，同時鎳商譜的譜峰也會受譜線本底降低的影響而升高。

關鍵詞：金屬；高動量電子分布；實驗

正電子的湮沒技術主要是針對晶體缺陷而言的實驗檢測方式之一，正電子的湮沒時限可以為正電子湮沒時的密度提供相應的信息，以此將不同空間的不足進行區(qū)分。正電子湮沒輻射的展寬普能夠為其提供動量的信息，從中可以了解到該現(xiàn)象的運行原理，當正電子在22Na源形成之后，會進入到固體的樣品中進行熱化，隨即和固體內部的電子湮沒，湮沒之前，若正負電子對處于靜止的狀態(tài)，那么在湮沒之后會形成兩個γ光子，并且該光子動量大小相同，方向相反。在實際操作中，湮沒之前的正負電子對本身有一定的動量，可以形成Doppler能移，然而高能端則是來源于正電子和核心電子所湮沒貢獻值。在此次實驗中，主要采用雙探頭技術，將兩個探頭處于反平行狀態(tài)，樣品與放射源放置在探頭之間，同時利用與信號相符合的技術，利用分析器記錄γ光子信號。文章針對金屬中的高動量電子分布，對其進行了實驗分析。

一、高動量分子分布實驗

將實驗所需金屬元素放置于真空爐中，例如鋁、錳、鐵、以及銅等等，讓其受高溫退火。在實驗的過程中，因為硅與銅等金屬元素是單晶元素，其余幾種金屬元素均為多晶元素，在對其進行切割時要割成半徑6mm、0.4mm厚的圓片，其純度要大于99%，這時襯底為Kapton膜的22鈉正電子源其強度是3.7×105Bq。將兩種一致的樣品與該電子院相連，形成樣品-電子源-樣品的結構。在此基礎上此結構中樣品的湮沒壽命譜進行測量，得到單一壽命，這也就證明該樣品中已經有大部分的元素被修復。在此次實驗中所使用的展寬普主要選用了雙探頭，其中設備中的主要探頭是高純度的鍺探頭，主要是對γ光子的記錄。另一探頭是碘化鈉閃爍體探頭，主要是為展寬普提供符合信號。此次選用的雙探頭方向為相反平行，這樣設置的原因主要是為了正負電子對在湮沒之后所形成的能量子啊500keV左右。另外，將兩個動量相反的γ光子與樣品和放射源共同放在探頭中間的位置，并且在探頭的四周分別運用鉛板屏蔽，并且實驗中的溫度控制在24℃以下，各譜線計數(shù)是107，因為譜儀具有較強的穩(wěn)定性，為此，實驗在24小時以內，譜峰的漂移會小于一道。

將實驗所用樣品和高純度鍺探頭之間的距離改變，以此便可以獲取存在差異性的計數(shù)率。當計數(shù)率下降，這時譜線本底將會受其影響而降低，此次實驗中對單晶體的硅、鋁以及鎳在距離分別是15與35cm時，正電子Doppler展寬譜的數(shù)值變化。隨后，把樣品與探頭之間的距離確定在23cm處，對硅、鋁、錳等樣品的Doppler展寬譜進行測量。

二、實驗過程分析

在此次實驗中，利用單一探頭時會導致展寬譜本底增高，這時峰高和本底之間的比值為310左右，在實驗的過程中，動量高且強度低的γ光子將會被覆蓋，為此很難進行核心電子信息的實驗提取。在利用雙探頭時，展寬譜的本底比較低，這時峰高和本底之間的比值是2×104，便可以進行核心電子信息的提取。在此次實驗中運用雙探頭技術能能減小譜峰端本底，然而因為高純度的鍺探頭無法進行電荷的收集，也不能將宇宙射線等因素帶來的影響排出，在譜峰低能端本底依舊很高，為此，此次實驗知識針對湮沒譜峰高能端進行。一旦樣品和高純度鍺探頭之間距離是15、35cm等數(shù)值時，那么這時單晶體硅峰高以及譜線高能端之間本底比值分別是1.0×104、5.0×104等，同時譜儀計數(shù)率分別是1992、282、130以及52CPS。為此，當樣品和高純度鍺探頭之間距離逐漸增大，那么這時計數(shù)率便會降低，同時譜線本底也會隨之降低。當鍺探頭之間的距離不斷提高，那么這時鎳的譜峰也會升高。所以，減小正電子湮沒輻射展寬譜本底，其信號會得到提升。然而樣品與鍺探頭之間的距離越大，計數(shù)率逐漸減小，那么譜線測量的時間也會隨之增加 ，對于譜儀的穩(wěn)定性要求也會不斷提高增多。在此次實驗中，將鍺探頭與樣品之間的距離固定在23cm處，其計數(shù)率大概是125CPS，進行譜線測量的時間大概需要24小時。

三、結語

1.在此次實驗中，主要使用雙探頭的符合技術，可以發(fā)現(xiàn)正電子湮沒輻射Doppler展寬譜本底、譜線本底與樣品和高純度鍺探頭距離存在一定的聯(lián)系，提升其距離，便可以減小譜線本底。當正電子湮沒輻射的展寬普本底降低時，以單晶體鋁為基礎的鎳譜峰將會不斷升高。

2.利用過渡元素商譜可以得到正電子和原子的電子湮沒數(shù)據。鈦、釩、錳、鐵等金屬元素的商譜譜峰在原子電子數(shù)量增加的基礎上，進而不斷提高。

參考文獻：

[1] 鄧文.用雙探頭正電子湮沒輻射多普勒展寬裝置研究金屬中高動量電子的行為[J].金屬學報，2015，01：33-35.