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专利名称：一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法
技术领域：
本发明涉及核应用技术领域，尤其涉及一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法。
背景技术：
正电子是电子的反物质，作为一种带正电荷的探针，受负电性缺陷所吸引，对无机晶体中的点缺陷如空位、空位团、微孔洞等空位型缺陷以及位错、位错环等线缺陷，晶界、相界等界面缺陷特别敏感，因而是无损探测金属、半导体、高温超导体、高聚物等材料中微观结构缺陷、电荷密度、电子动量密度等参数的灵敏工具，具有检测灵敏度高、可以对缺陷浓度进行半定量分析、可以进行缺陷的深度分布探测等优点。正电子湮没寿命和动量是正电子湮没谱学主要的表征参数，入射到材料中的正电子与电子发生湮没，正电子在样品中经历的时间即寿命受湮没位置处的电子密度影响，周围的电子密度越小则湮没寿命越大，因而湮没寿命间接反映了湮没环境的尺寸信息，同步实现高动量分辨和高时间分辨对于缺陷的表征以及理解缺陷周围的化学环境具有重要意义。在正电子发生湮没时，如果湮没对的动量为零，则2 Y湮没放出两个方向相反的Y光子，它们之间的夹角为180°，但对湮没对有初始动量P，它在z方向上的投影为Pz，在χ方向上投影为Ρχ，由于能量和动量守恒，Px会产生多普勒效应(即多普勒展宽能谱)，而Pz会使两个Y光子出射方向的夹角偏离180°，偏离的角度为Θ，因而湮没动量信息可以通过测量多普勒展宽能谱和偏角Θ获得。在现有技术符合多普勒测量系统中，由处于同一直线上的两台高纯锗半导体探测 器符合测量湮没产生的两个Y光子的多普勒效应，可以提
高动量分辨(半高全宽降低到原来的并有效降低本底，从而提取出原子内壳层电子的动
V 2
量信息并用于缺陷周围的元素分辨，但由于半导体探测器的时间分辨能力较差，因而损失了高时间分辨特性。另外，在寿命-动量关联谱测量系统中，由互相垂直的两个BaF2探测器分别测量1. 28MeV和O. 511MeV的、射线作为起始和终止信号，并触发与终止信号相对的高纯锗探测器记录与终止信号(0.511MeV的Y射线)相反的Y射线的能量信息，因而现有技术中的寿命-动量关联谱测量系统可以同时测量寿命谱和能谱，并通过时间选择能谱的方法，实现对不同正电子湮没态分离进行研究的目的，但该系统由于受几何构型的限制无法同步进行符合多普勒测量，因而损失了符合多普勒技术的高动量分辨特性。

发明内容
本发明的目的是提供一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法，能够实现高动量分辨和高时间分辨正电子湮没信息的符合测量，且在动量分辨、时间分辨以及测试效率等方面都有显著提高。本发明的目的是通过以下技术方案实现的，一种新型正电子湮没谱仪，所述正电子湮没谱仪包括放射源、准直器、探测器�？楹屯枷窕袢〈�理单元，其中所述放射源产生正电子时释放出一个能量为1. 28MeV的瞬发Y射线作为寿命谱的起始信号，所产生的正电子入射到样品中慢化、扩散并最终湮没产生能量为O. 511MeV土 δ的两个γ射线作为寿命谱的终止信号；所述准直器设置在所述探测器�？榈那岸耍�两种能量的Y射线通过所述准直器长而窄的狭缝到达探测器�？椋凰�述探测器�？榫咛灏�括闪烁体、光学组件和条纹管单元，其中所述闪烁体将入射的Y射线转换成闪烁光，该闪烁光是以4π角发射的，且一部分闪烁光经所述光学组件调制后进入所述条纹管单元；所述条纹管单元接收所述闪烁光，并将所述闪烁光的时间信息转化记录为空间信息；所述图像获取处理单元读取所述条纹管单元所记录的空间信息，根据该空间信息获取入射到所述探测器�？榈腨射线的位置和幅度信息，分别获取起始信号和两个终止信号Y射线的位置和幅度信息，进而获得所述放射源所产生正电子的湮没寿命信息和Y射线的能量信息。所述准直器根据功能的不同具有不同结构的狭缝，具体为若所述准直器设置在用于0.511MeV Y射线测量的探测器�？榍岸耍�则所述准直器的狭缝平行或垂直于角度测量的方向。所述条纹管单元进一步包括狭缝或小孔、光阴极、栅极、偏转板、微通道板、成像器件和脉冲信号源，其中经所述准直器调制后的闪烁光进入所述狭缝或小孔，并入射到所述光阴极上产生光电子，该光电子经所述栅极加速后进入所述偏转板；所述脉冲信号源施加高频电场于所述偏转板上，所述光电子在该高频电场的作用下发生偏转，偏转后的光电子经所述微通道板倍增放大后在所述成像器件上成像。所述闪烁光经所述光学组件调制后汇聚成一点或通过一条狭缝后进入所述条纹
管单元。一种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为权利要求1-4其中之一所述的正电子湮没谱仪，其特征在于，所述测量方法包括利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，并利用固定位置的第二探测器�？榧锹家桓鯫. 51IMeV Y射线的空间信息，且所述第一探测器模块和第二探测器模块垂直放置；所述正电子湮没谱仪中还包括角度可调的第三探测器模块，该第三探测器模块设置在与所述第二探测器�？橄喽缘姆较颍�并与所述第二探测器�？橛幸欢ǖ募薪铅� ；将所述第三探测器�？橛勺�臂带动绕样品旋转，在不同的角度Θ停留，并记录另一个0.511MeV Y射线的衰减信息，与所述第二探测器�？榈牟饬糠�合后再与所述第一探测器�？榈牟饬糠�合；在同时满足符合条件的情 况下，所述正电子湮没谱仪记录所述第二探测器�？楹退�述第三探测器�？橹�间的角度信息，以及二者与所述第一探测器模块之间的时间差，并由此得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。
所述第一探测器模块和第二探测器模块的测量由一个固定位置的第四探测器模块来实现，具体为所述第四探测器�？榧燃锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，也记录一个O. 51IMeVY射线的空间信息。所述测量方法还包括由同一个高频信号发生器产生三路同步信号，分别给所述第一探测器�？�、第二探测器模块和第三探测器�？橹械钠�转板施加周期性变化的高频电场。一种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为权利要求1-4其中之一所述的正电子湮没谱仪，其特征在于，所述测量方法包括利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，并利用固·定位置的第二探测器�？榧锹家桓鯫. 51IMeV Y射线的空间信息，且所述第一探测器�？楹偷诙�探测器�？榇怪狈胖茫凰�述正电子湮没谱仪中的第三探测器�？槲�位置固定的探测器模块，该第三探测器模块前端设置的准直器的狭缝与所述第二探测器�？榍岸松柚玫淖贾逼鞯南练齑怪保�且所述第三探测器�？榈纳了柑宀牧嫌梢幌盗械木�体条组成，并沿狭缝方向平行排列；所述第三探测器�？椴饬坎⒌玫揭桓龆�维平面图，其中一维记录不同晶体条的位置信息，另一维在所述第三探测器模块偏转板的作用下记录时间信息，并与所述第二探测器�？楹偷谝惶讲馄髂？榈牟饬糠�合后，得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。所述晶体条之间包含反射层隔离，用于将不同晶体条中产生的闪烁光进行隔离；且所述第三探测器�？橹械墓庋ё榧�对每一个晶体条中产生的闪烁光分别进行调制，并将调制后的闪烁光按照顺序沿狭缝的方向进行排列。所述第一探测器�？楹偷诙�探测器�？榈牟饬坑梢桓龉潭ㄎ恢玫牡谒奶讲馄髂？槔词迪郑�具体为所述第四探测器�？榧燃锹�1.28MeV Y射线的空间信息，也记录一个O. 511MeVY射线的空间信息。由上述本发明提供的技术方案可以看出，所述正电子湮没谱仪包括放射源、准直器、探测器�？楹屯枷窕袢〈�理单元，其中所述放射源产生正电子的同时释放出一个能量为1.28MeV的瞬发Y射线，该Y射线被所述探测器模块测量并作为寿命谱的起始信号，所产生的正电子入射到样品中慢化、扩散并最终湮没产生能量为O. 511MeV土 δ的两个γ射线，该湮没产生的Y射线被所述探测器�？椴饬坎⒆魑�寿命谱的终止信号；所述准直器设置在所述探测器�？榈那岸耍�两种能量的Y射线通过所述准直器长而窄的狭缝到达探测器�？椋凰�述探测器�？榫咛灏�括闪烁体、光学组件和条纹管单元，其中所述闪烁体将入射的Y射线转换成闪烁光，该闪烁光是以4π角发射的，其中一部分闪烁光经所述光学组件调制后进入所述条纹管单元；所述条纹管单元接收所述闪烁光，并将所述闪烁光的时间信息转化记录为空间信息；所述图像获取处理单元读取所述条纹管单元所记录的空间信息，根据该空间信息计算入射到所述探测器�？榈腨射线的位置和幅度信息，依此分别获取起始信号和两个终止信号Y射线的位置和幅度信息，进而计算出所述放射源所产生正电子的湮没寿命信息和Y射线的能量信息。利用该正电子湮没谱仪就能够同时实现高动量分辨和闻时间分辨正电子湮没信息的符合测量，且在动量分辨、时间分辨以及测试效率等方面都有显著提高。


为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本发明实施例所提供正电子湮没谱仪的结构示意图；图2为本发明实施例所述入射Y射线随时间指数衰减的示意图；图3为本发明实施例所述其中一种条纹管单元的实现结构示意图；图4为本发明实施例所述正电子湮没谱仪测量过程中的结构示意图；图5为本发明实施例所述两探头模式的结构示意图；图6为本发明实施例所述正电子湮没谱仪测量过程中的另一种结构示意图；图7为本发明实施例所提供的两探头工作模式的结构示意图。
具体实施例方式下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供正电子湮没谱仪的结构示意图，图1中所述正电子湮没谱仪包括放射源、准直器、探测器模块和图像获取处理单元，其中所述放射源产生正电子时释放出一个能量约为1. 28MeV的瞬发Y射线作为寿命谱的起始信号，所产生的正电子入射到样品中慢化、扩散并最终湮没产生(对于2 Y湮没)能量为0.511MeV土 δ的γ射线作为寿命谱的终止信号，起始信号和终止信号的时间差即为正电子的湮没寿命信息；具体应用中，常用22Na作为正电子湮没寿命谱仪的放射源，且为了对放射源进行屏蔽，并对其出射方向进行限制，放射源通常放置于U型结构的屏蔽体中。准直器设置在所述探测器�？榈那岸耍�两种能量的Y射线通过准直器长而窄的狭缝到达探测器�？�。具体应用中，准直器通常为铅或钨铜合金等高吸收材料，并依据功能不同选择不同宽度的狭缝，具体来说
若所述准直器设置在用于0.511MeV Y射线测量的探测器�？榍岸耍�则所述准直器的狭缝根据实际应用结构的不同，可以平行也可以垂直于角度测量的方向。所述探测器�？榫咛灏�括闪烁体、光学组件和条纹管单元，其中所述闪烁体，用于将入射的Y射线转换成闪烁光，该闪烁光是以4π角发射的，部分闪烁光经所述光学组件调制后进入所述条纹管单元。上述闪烁体在将入射的Y射线转换成闪烁光时，其光子数与吸收Y射线的能量相关，且随时间指数式衰减，如图2所示为本发明实施例所述入射Y射线随时间指数式衰减的示意图，从图2中可知通过记录闪烁体的发光强度随时间的衰减曲线，其Y轴即幅度可以用于Y射线能量的判断，如图2中201和202标注的区域可以作为1. 28MeV和O. 51IMeV的Y射线的判断标准；其X轴即时间可以用于湮没寿命的测量，即1. 28MeV和O. 51IMeV峰值的间距X步长，如图2中204标注的δ tl和δ t2和O. 51IMeV Y射线的符合。例如，如图2中分别处于两个时间同步的探测器�？樯系牧礁�0.511MeV Y射线的峰值均处于203标注的区域，则可以认为是同一湮没状态产生的两个方向相反的Y射线。所述条纹管单元接收所述闪烁光，并将所述闪烁光的时间信息转化记录为空间信
肩、O具体实现中，上述条纹管单元有多种实现方式，举例来说，如图3所示为本发明实施例所述其中一种条纹管单元的实现结构示意图，图3中的条纹管单元包括狭缝或小孔301、光阴极302、栅极303、偏转板304、微通道板305、成像器件306和脉冲信号源307，其中经所述准直器调制后的闪烁光进入所述狭缝或小孔301，并入射到所述光阴极302上产生光电子，该光电子经所述栅极303加速后进入所述偏转板304 ;所述脉冲信号源307施加高频电场于所述偏转板304上，所述光电子在该高频电场的作用下发生偏转，偏转后的光电子经所述微通道板305倍增放大后在所述成像器件306上成像，该成像器件306上像的空间分布即为所记录的空间信息。 另外，根据使用方式的不同，闪烁光经所述光学组件调制后可能汇聚成一点，也有可能将光束通过一条狭缝后再进入条纹管单元。下面再对上述条纹管单元将时间信息转化为空间信息的原理进行说明上述成像器件上像的位置一方面与闪烁光入射到光阴极上的位置有关，另一方面与偏转板上的高频电场有关，场强越大则电子穿过平行板的偏转距离越大。而对于周期性变化的高频电�。�光电子的偏转距离则与光电子进入偏转板的时间相关，因而就可以通过该条纹管单元将闪烁光的时间信息转换为空间信息进行测量，也就是通过获取成像器件上像的位置，来测量光电子进入偏转板的时间。另外，在高压的作用下，微通道板对光电子进行级联倍增，实现单光电子探测的目的，其幅度信息与入射光电子的数量有关，而光电子的数量又与Y射线的能量有关，因而还可以利用条纹管单元来进行Y射线的能量标定。至此，上述条纹管单元实现了能量、时间和一维位置信息的同时测量，为本发明实施例中符合测量寿命和能量提供了间接的测试手段。然后，所述图像获取处理单元读取所述条纹管单元所记录的空间信息，根据该空间信息获取入射到所述探测器�？榈腨射线的位置和幅度信息，并分别获取起始信号(1.28MeV的Y射线)、终止信号(两个O. 511MeV的Y射线)Y射线的位置和幅度信息，进而获得所述放射源所产生正电子的湮没寿命信息和Y射线的能量信息。 由此可见，通过上述实施例所述正电子湮没谱仪就可以同时实现高动量分辨和高时间分辨正电子湮没信息的符合测量，且在动量分辨、时间分辨以及测试速度等方面都有显著提高。基于上述正电子湮没谱仪的实施例，本发明还提供了一种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为上述实施例所述的正电子湮没谱仪，所述测量方法包括利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，并利用固定位置的第二探测器模块记录一个O. 51IMeV Y射线的空间信息，且所述第一探测器�？楹偷诙�探测器�？榇怪狈胖茫凰�述正电子湮没谱仪中还包括角度可调的第三探测器�？椋�该第三探测器模块设置在与所述第二探测器�？橄喽缘姆较颍�并与所述第二探测器�？橛幸欢ǖ募薪铅� ;具体实现中，该夹角Θ通常在-20 20mrad之间；将所述第三探测器�？楣潭ㄔ谧�臂上由转臂带动绕样品旋转，在不同的角度Θ停留，并记录另一个O. 51IMeV Y射线的衰减信息，与所述第二探测器�？榈牟饬糠�合后再与所述第一探测器模块的测量符合；在同时满足符合条件的情况下，所述正电子湮没谱仪记录所述第二探测器�？楹退�述第三探测器�？橹�间的角度信息，以及二者与所述第一探测器�？橹�间的时间差，并由此得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。另外，在具体实现中，上述第一探测器�？楹偷诙�探测器�？榈牟饬恳部梢杂梢桓龉潭ㄎ恢玫牡谒奶讲馄髂？槔词迪郑�以达到节约成本的目的，具体来说所述第四探测器�？榧燃锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，也记录一个O. 51IMeVY射线的空间信息。同时，为了达到时间同步，可以由同一个高频信号发生器产生三路同步信号，分别给第一探测器模块，第二探测器�？椋�第三探测器�？橹械钠�转板施加周期性变化的高频电�。�从而实现由位置信息判断时间信息的目的。下面以具体的实 例来对上述测量方法进行说明，如图4所示为本发明实施例所述正电子湮没谱仪测量过程中的结构示意图，由图4可知 该正电子湮没谱仪由结构相同的三个探测器组合而成，其中探测器a和b为固定位置探测器，分别用于记录起始信号1. 28MeV和其中一个终止信号O. 51IMeV Y射线的信息，上述探测器a和b 二者垂直放置。探测器c为角度可调探测器，设置在与固定探测器b相对的方向，并与之有一定的夹角Θ (通常在-20 20mrad之间);将探测器c由转臂带动绕样品旋转，角度可调探测器c在不同的角度Θ停留，记录另一个终止信号0.511MeV Y射线的衰减信息，与固定探测器b的测量符合后再与固定探测器a测测量符合。在同时满足符合条件的情况下，记录探测器b和探测器c之间的角度信息和二者与探测器a之间的时间差，即可得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。另外，为了进行时间同步，可以由同一个高频信号发生器产生三路同步信号，分别给a，b，c三个探测器中的偏转板施加周期性变化的高频电�。�从而实现由位置信息判断时间信息的目的。图4中a，b，c为三探头符合模式，在具体实现中，为了节约成本，还可以采用两探头符合的模式实现，如图5所示为本发明实施例所述两探头模式的结构示意图，图5中固定位置探测器d既测量1.28MeV Y射线起始信号，也测量其中一个0.511MeV Y射线的终止信号。由于条纹管的时间分辨特性通常在Ps量级，因而可以完整记录Y射线激发闪烁光的衰减谱，并有效区分不同能量的衰减谱(在图像上表现为两个不同的峰)，通过对谱图进行拟合，可以同时实现时间定位和能量分辨的目的。基于上述正电子湮没谱仪的实施例，本发明还提供了另一种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为上述实施例所述的正电子湮没谱仪，所述测量方法包括利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV Y射线的空间信息，并利用固定位置的第二探测器�？榧锹家桓鯫. 51IMeV Y射线的空间信息，且所述第一探测器�？楹偷诙�探测器�？榇怪狈胖茫凰�述正电子湮没谱仪中的第三探测器�？槲�位置固定的探测器�？椋�该第三探测器�？榍岸松柚玫淖贾逼鞯南练煊胨�述第二探测器�？榍岸松柚玫淖贾逼鞯南练齑怪保�且所述第三探测器�？榈纳了柑宀牧嫌梢幌盗械木�体条组成，并沿狭缝方向平行排列；所述第三探测器�？椴饬坎⒌玫揭桓龆�维平面图，其中一维记录不同晶体条的位置信息(即偏转角)，另一维在所述第三探测器�？槠�转板的作用下记录时间信息，并与所述第二探测器�？楹偷谝惶讲馄髂？榈牟饬糠�合后，得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。具体实现中，上述晶体条之间包含反射层隔离，用于将不同晶体条中产生的闪烁光进行隔离；且所述第三探测器模块中的光学组件将不同晶体条中的闪烁光不是聚焦于一点，而是对每一个晶体 条中产生的闪烁光分别进行调制，并将调制后的闪烁光按照顺序沿狭缝的方向进行排列。另外，在具体实现中，所述第一探测器模块和第二探测器模块的测量由一个固定位置的第四探测器�？槔词迪郑�从而节约成本，具体来说所述第四探测器�？榧燃锹�1.28MeV Y射线的空间信息，也记录一个O. 511MeVY射线的空间信息。下面以具体的实例来对上述测量方法进行说明，如图6所示为本发明实施例所述正电子湮没谱仪测量过程中的另一种结构示意图，由图6可知本实施例下，该正电子湮没谱仪的起始信号探测器e和位置固定的终止信号探测器f的结构与位置信息与附图4所述实施例的结构相同，另一个用于O. 511MeV Y射线测量的终止信号探测器g的结构则不同，具体来说该探测器g为位置固定的探测器�？椋�并不进行旋转，探测器g前端设置的准直器的狭缝与探测器e前端设置的准直器的狭缝垂直，以保证不同Θ角的Y射线均可通过狭缝入射到探测器g的闪烁体材料中。其次，探测器g的闪烁体材料由一系列的晶体条组成，并沿狭缝的方向平行排列，如图6中探测器g的结构所示，且闪烁体晶体条之间有反射层隔离，用于将不同晶体条中产生的闪烁光进行隔离。再次，探测器g中的光学组件将不同晶体条中的闪烁光不是聚焦于一点，而是对每一个晶体条中产生的闪烁光分别进行调制，并将调制后的闪烁光按照顺序沿狭缝的方向进行排列。在上述结构下，探测器g最终测量得到一个二维的平面图，其中一维记录不同晶体条的信息，即Θ角，另一维在偏转板的作用下记录时间信息，并与探测器e和探测器f符合后，得到正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。图6为三探头模式，同样的为了节约成本，也可以采用两探头工作模式，如图7所示本发明实施例所提供的两探头工作模式的结构示意图，图7中探测器h同时记录1. 28MeV和其中一个O. 51IMeV Y射线的时间和幅度信息，探测器g记录另一个O. 51IMeV Y射线的时间和角度信息，并通过符合的方法实现寿命和动
量信息的测量。综上所述，本发明实施例合理解决了寿命-动量关联能谱中的几何结构限制，实现了动量和时间特性的符合测量，且在动量分辨、时间分辨以及测试效率等方面都会有显著的提高。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.ー种新型正电子湮没谱仪，其特征在于，所述正电子湮没谱仪包括放射源、准直器、探測器�？楹屯枷窕袢〈�理单元，其中 所述放射源产生正电子时释放出ー个能量为1.28MeV的瞬发Y射线作为寿命谱的起始信号，所产生的正电子入射到样品中慢化、扩散并最終湮没产生能量为0.511MeV土 S的两个Y射线作为寿命谱的终止信号； 所述准直器设置在所述探测器�？榈那岸耍�两种能量的Y射线通过所述准直器长而窄的狭缝到达探測器�？椋� 所述探测器�？榫咛灏�括闪烁体、光学组件和条纹管単元，其中 所述闪烁体将入射的Y射线转换成闪烁光，该闪烁光是以4 角发射的，且一部分闪烁光经所述光学组件调制后进入所述条纹管単元；所述条纹管単元接收所述闪烁光，并将所述闪烁光的时间信息转化记录为空间信息；所述图像获取处理单元读取所述条纹管単元所记录的空间信息，根据该空间信息获取入射到所述探测器�？榈腨射线的位置和幅度信息，分别获取起始信号和两个终止信号Y射线的位置和幅度信息，进而获得所述放射源所产生正电子的湮没寿命信息和Y射线的能量信息。
2.如权利要求1所述新型正电子湮没谱仪，其特征在于，所述准直器根据功能的不同具有不同结构的狭缝，具体为 若所述准直器设置在用于0.511MeV y射线测量的探測器�？榍岸耍�则所述准直器的狭缝平行或垂直于角度测量的方向。
3.如权利要求1所述新型正电子湮没谱仪，其特征在于，所述条纹管単元进ー步包括狭缝或小孔、光阴极、栅极、偏转板、微通道板、成像器件和脉冲信号源，其中 经所述准直器调制后的闪烁光进入所述狭缝或小孔，并入射到所述光阴极上产生光电子，该光电子经所述栅极加速后进入所述偏转板； 所述脉冲信号源施加高频电场于所述偏转板上，所述光电子在该高频电场的作用下发生偏转，偏转后的光电子经所述微通道板倍增放大后在所述成像器件上成像。
4.如权利要求1或3所述新型正电子湮没谱仪，其特征在干， 所述闪烁光经所述光学组件调制后汇聚成一点或通过一条狭缝后进入所述条纹管单J Li o
5.一种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为权利要求1-4其中之一所述的正电子湮没谱仪，其特征在于，所述测量方法包括 利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV y射线的空间信息，并利用固定位置的第二探測器�？榧锹缉`个0. 51IMeV y射线的空间信息，且所述第一探測器�？楹偷诙�探測器�？榇怪狈胖茫� 所述正电子湮没谱仪中还包括角度可调的第三探測器�？椋�该第三探測器�？樯柚迷谟胨�述第二探測器�？橄鄬澋姆较颍�并与所述第二探測器�？橛幸欢ǖ募薪莈 ； 将所述第三探測器模块由转臂带动绕样品旋转，在不同的角度e停留，并记录另ー个·0.51IMeV y射线的衰减信息，与所述第二探测器�？榈牟饬糠�合后再与所述第一探測器�？榈臏y量符合； 在同时满足符合条件的情况下，所述正电子湮没谱仪记录所述第二探測器模块和所述第三探测器�？橹�间的角度信息，以及二者与所述第一探测器�？橹�间的时间差，并由此得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。
6.如权利要求5所述正电子湮没谱仪的测量方法，其特征在于，所述第一探測器模块和第二探测器�？榈牟饬坑嫂`个固定位置的第四探測器�？槔词迪郑�具体为 所述第四探測器�？榧燃锹�1.28MeV Y射线的空间信息，也记录ー个0.511MeV Y射线的空间信息。
7.如权利要求5所述正电子湮没谱仪的测量方法，其特征在于，所述测量方法还包括 由同一个高频信号发生器产生三路同步信号，分别给所述第一探測器�？�、第二探測器�？楹偷谌�探測器�？橹械钠�转板施加周期性变化的高频电场。
8.—种正电子湮没谱仪的测量方法，所述测量方法所用到的正电子湮没谱仪为权利要求1-4其中之一所述的正电子湮没谱仪，其特征在于，所述测量方法包括 利用所述正电子湮没谱仪中固定位置的第一探测器�？榧锹�1. 28MeV y射线的空间信息，并利用固定位置的第二探測器�？榧锹缉`个0. 51IMeV y射线的空间信息，且所述第一探測器�？楹偷诙�探測器�？榇怪狈胖茫� 所述正电子湮没谱仪中的第三探測器�？槲�位置固定的探測器�？椋�该第三探测器�？榍岸松柚玫淖贾逼鞯南练煊胨�述第二探測器�？榍岸松柚玫淖贾逼鞯南练齑怪保�且所述第三探測器�？榈纳了柑宀牧嫌梢幌盗械木�体条组成，并沿狭缝方向平行排列； 所述第三探測器�？椴饬坎⒌玫揭桓謦宋�平面图，其中一维记录不同晶体条的位置信息，另ー维在所述第三探测器�？槠�转板的作用下记录时间信息，并与所述第二探测器�？楹偷谝惶讲馄髂？榈牟饬糠�合后，得到放射源产生的正电子在样品中的湮没寿命和缺陷周围的湮没动量信息。
9.如权利要求8所述正电子湮没谱仪的测量方法，其特征在干， 所述晶体条之间包含反射层隔离，用于将不同晶体条中产生的闪烁光进行隔离； 且所述第三探測器�？橹械墓庋ё榧�对每ー个晶体条中产生的闪烁光分别进行调制，并将调制后的闪烁光按照顺序沿狭缝的方向进行排列。
10.如权利要求8所述正电子湮没谱仪的测量方法，其特征在于，所述第一探測器�？楹偷诙�探测器�？榈牟饬坑嫂`个固定位置的第四探測器模块来实现，具体为 所述第四探測器�？榧燃锹�1.28MeV Y射线的空间信息，也记录ー个0.511MeV Y射线的空间信息。
全文摘要
本发明实施例公开了一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法。所述正电子湮没谱仪包括放射源、准直器、探测器�？楹屯枷窕袢〈�理单元，其中所述放射源产生正电子；所述准直器设置在所述探测器�？榈那岸耍凰�述探测器�？榫咛灏�括闪烁体、光学组件和条纹管单元；所述图像获取处理单元读取所述条纹管单元所记录的空间信息，根据该空间信息获取入射到所述探测器模块的γ射线的位置和幅度信息，分别获取起始信号和两个终止信号γ射线的位置和幅度信息，进而获得所述放射源所产生正电子的湮没寿命信息和γ射线的能量信息。利用该正电子湮没谱仪就能够同时实现高动量分辨和高时间分辨正电子湮没信息的符合测量，且在动量分辨、时间分辨以及测试速度等方面都有显著提高。
文档编号G01N23/00GK103033523SQ20121054915
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者秦秀波, 魏龙, 王宝义, 于润升 申请人:中国科学院高能物理研究所