[发明专利]基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及核谱学和核探测技术领域，具体而言，涉及一种基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的方法及系统。

背景技术

正电子源产生的正电子射入材料后，经热化和无规扩散后与材料中的电子发生湮没，发射出特征伽马光子，伽马光子携带的时间和能量信息分别反映了正电子在材料中的寿命和与正电子湮没电子的动量与能量信息，从而反映出材料的微观结构。

常规测量方法中，如图1所示，采用样品—放射源—样品这种“三明治”结构来测量。这种结构要求两片相同的样品紧密夹住放射源，从而保证测量得到的信息全部来自样品，通常采用²²Na作为正电子放射源。在正电子与材料中的电子发生湮没的过程中，由于电子带有一定的动量，因此正电子与电子发生湮没时产生的伽马光子会产生多普勒能移，其与被湮没电子的动量在湮没光子飞行方向上的分量成正比，在伽马光子的能谱上表现为多普勒展宽。由于正电子在材料中热化后的能量很小(0.025eV)，相对于材料介质中的电子能动量而言可以忽略，因而研究湮没辐射的光子能量就可以获得材料介质中电子的动量信息。

但是由于常规的多普勒测量方法由于“三明治”结构的限制，无法实现对现场材料、液态样品以及其他一些不易制备样品的测量，这些限制都约束了其应用范围。为此，M.Haaks等人提出仅利用单片样品测量其多普勒展宽谱。并且后期对测量原始数据进行多参数拟合，减去本底的成分后可以得到样品中高动量电子的信息，测量原理框图如图2所示。其工作原理是将放射源和样品放置在一个直径长400mm，高250mm的样品测量室内。利用放射源在样品室几何上的相对位置，消除非样品中正电子湮没的成分，但要保证样品室在测量过程中有足够高的真空度。在这种方法中，为了消除常规正电子放射源产生1.28MeV伽马光子康普顿坪产生的本底对伽马能谱中0.511MeV光电峰的影响，采用产生伽马光子能量为1.077MeV但分支比仅为3％，且正电子能量高(最高能量1.89MeV)的⁶⁸Ge作为放射源。虽然这种方法可以测量一些特殊且不易制备样品的多普勒展宽谱，但其测量装置要求有一个较大的样品测量室和很高的真空度；同时这种测量结构不易改变样品所处的气氛环境(磁场、高温、高压等)。因此这种测量方法也难以满足现场实时测量和液态样品测量的需求。

因此，需要一种新的基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的方法及系统。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的方法及系统，能够去除无效的伽马光子能量。

本发明的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本发明的实践而习得。

根据本发明的一方面，提出一种基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的方法，其特征在于，包括：利用放射源产生正电子，正电子包括进入样品的第一正电子和进入闪烁片的第二正电子；获取正电子湮没产生的伽马光子能量信息，伽马光子能量信息包括第一正电子湮没产生的第一伽马光子能量信息以及第二正电子湮没产生的第二伽马光子能量信息；获取第二正电子通过闪烁片时闪烁片产生的荧光信号；以及根据荧光信号，从伽马光子能量信息中去除第二伽马光子能量信息。

在本公开的一种示例性实施例中，包括：通过第一伽马光子能量信息获得正电子湮没多普勒展宽谱。

在本公开的一种示例性实施例中，根据荧光信号，从伽马光子能量信息中去除第二伽马光子能量信息，包括：记录伽马光子能量信息的获取时间；记录荧光信号的获取时间；如果伽马光子能量信息的获取时间与荧光信号的获取时间在预设时间范围内，则将伽马光子能量信息排除。

根据本发明的一方面，提出一种基于反符合的用于正电子湮没多普勒展宽谱的系统，该系统包括：闪烁片，用于在正电子进入时产生荧光；反符合探测系统，与闪烁片耦接，用于探测在进入闪烁片的第二正电子通过闪烁片时闪烁片产生的荧光信号；能量探测系统，用于获取正电子湮没产生的伽马光子能量信息，伽马光子能量信息包括进入样品的第一正电子湮没产生的第一伽马光子能量信息以及进入闪烁片的第二正电子湮没产生的第二伽马光子能量信息；以及符合系统，用于根据荧光信号，从伽马光子能量信息中去除第二伽马光子能量信息。