金属中高动量电子分布的实验研究

何莽莽

摘 要：文章中对铝、锰、铁、以及铜等金属元素的正电子湮没辐射进行了测量，主要运用双探头符合技术，将谱线本底减低，以此获取正电子和原子内层的湮没的优势。文章中主要通过实验的形式，对其进行了测验。并且通过实验可知，在谱线的本底可以跟随样品和高纯锗探头距离的缩短而减小，同时镍商谱的谱峰也会受谱线本底降低的影响而升高。

关键词：金属；高动量电子分布；实验

正电子的湮没技术主要是针对晶体缺陷而言的实验检测方式之一，正电子的湮没时限可以为正电子湮没时的密度提供相应的信息，以此将不同空间的不足进行区分。正电子湮没辐射的展宽普能够为其提供动量的信息，从中可以了解到该现象的运行原理，当正电子在22Na源形成之后，会进入到固体的样品中进行热化，随即和固体内部的电子湮没，湮没之前，若正负电子对处于静止的状态，那么在湮没之后会形成两个γ光子，并且该光子动量大小相同，方向相反。在实际操作中，湮没之前的正负电子对本身有一定的动量，可以形成Doppler能移，然而高能端则是来源于正电子和核心电子所湮没贡献值。在此次实验中，主要采用双探头技术，将两个探头处于反平行状态，样品与放射源放置在探头之间，同时利用与信号相符合的技术，利用分析器记录γ光子信号。文章针对金属中的高动量电子分布，对其进行了实验分析。

一、高动量分子分布实验

将实验所需金属元素放置于真空炉中，例如铝、锰、铁、以及铜等等，让其受高温退火。在实验的过程中，因为硅与铜等金属元素是单晶元素，其余几种金属元素均为多晶元素，在对其进行切割时要割成半径6mm、0.4mm厚的圆片，其纯度要大于99%，这时衬底为Kapton膜的22钠正电子源其强度是3.7×105Bq。将两种一致的样品与该电子院相连，形成样品-电子源-样品的结构。在此基础上此结构中样品的湮没寿命谱进行测量，得到单一寿命，这也就证明该样品中已经有大部分的元素被修复。在此次实验中所使用的展宽普主要选用了双探头，其中设备中的主要探头是高纯度的锗探头，主要是对γ光子的记录。另一探头是碘化钠闪烁体探头，主要是为展宽普提供符合信号。此次选用的双探头方向为相反平行，这样设置的原因主要是为了正负电子对在湮没之后所形成的能量子啊500keV左右。另外，将两个动量相反的γ光子与样品和放射源共同放在探头中间的位置，并且在探头的四周分别运用铅板屏蔽，并且实验中的温度控制在24℃以下，各谱线计数是107，因为谱仪具有较强的稳定性，为此，实验在24小时以内，谱峰的漂移会小于一道。

将实验所用样品和高纯度锗探頭之间的距离改变，以此便可以获取存在差异性的计数率。当计数率下降，这时谱线本底将会受其影响而降低，此次实验中对单晶体的硅、铝以及镍在距离分别是15与35cm时，正电子Doppler展宽谱的数值变化。随后，把样品与探头之间的距离确定在23cm处，对硅、铝、锰等样品的Doppler展宽谱进行测量。

二、实验过程分析

在此次实验中，利用单一探头时会导致展宽谱本底增高，这时峰高和本底之间的比值为310左右，在实验的过程中，动量高且强度低的γ光子将会被覆盖，为此很难进行核心电子信息的实验提取。在利用双探头时，展宽谱的本底比较低，这时峰高和本底之间的比值是2×104，便可以进行核心电子信息的提取。在此次实验中运用双探头技术能能减小谱峰端本底，然而因为高纯度的锗探头无法进行电荷的收集，也不能将宇宙射线等因素带来的影响排出，在谱峰低能端本底依旧很高，为此，此次实验知识针对湮没谱峰高能端进行。一旦样品和高纯度锗探头之间距离是15、35cm等数值时，那么这时单晶体硅峰高以及谱线高能端之间本底比值分别是1.0×104、5.0×104等，同时谱仪计数率分别是1992、282、130以及52CPS。为此，当样品和高纯度锗探头之间距离逐渐增大，那么这时计数率便会降低，同时谱线本底也会随之降低。当锗探头之间的距离不断提高，那么这时镍的谱峰也会升高。所以，减小正电子湮没辐射展宽谱本底，其信号会得到提升。然而样品与锗探头之间的距离越大，计数率逐渐减小，那么谱线测量的时间也会随之增加 ，对于谱仪的稳定性要求也会不断提高增多。在此次实验中，将锗探头与样品之间的距离固定在23cm处，其计数率大概是125CPS，进行谱线测量的时间大概需要24小时。

三、结语

1.在此次实验中，主要使用双探头的符合技术，可以发现正电子湮没辐射Doppler展宽谱本底、谱线本底与样品和高纯度锗探头距离存在一定的联系，提升其距离，便可以减小谱线本底。当正电子湮没辐射的展宽普本底降低时，以单晶体铝为基础的镍谱峰将会不断升高。

2.利用过渡元素商谱可以得到正电子和原子的电子湮没数据。钛、钒、锰、铁等金属元素的商谱谱峰在原子电子数量增加的基础上，进而不断提高。

参考文献：

[1] 邓文.用双探头正电子湮没辐射多普勒展宽装置研究金属中高动量电子的行为[J].金属学报，2015，01：33-35.