慢正电子束流技术与正电子湮没新型测量方法研究

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基于固态Ne慢化体的正电子束流装置可产生高强度的直流束和高亮度的脉冲束。根据这两种束流的特点,发展了多种慢正电子谱学测量方法,主要分为能谱测量方法和时间测量方法。能谱测量方法包括了多普勒展宽能谱和符合多普勒展宽能谱。时间测量方法包括慢正电子寿命谱,电子偶素飞行时间谱,以及单脉冲正电子束团湮没的寿命谱。在此基础上,进行了慢正电子多功能测量方法用于多层薄膜材料和多孔薄膜材料的研究,充分展现了慢正电子湮没谱学技术在薄膜材料微观结构表征方面的优势和特点。主要内容为以下四部分:  1)基于固态Ne慢正电子束流的研究,包括束流装置整体的安装和束流运行的调试,通过优化参数设置,实现束流稳定运行,为后续工作提供束流基础。  2)为了开发多功能谱学测量系统,达到充分合理使用束流的目的,从正电子源处将直流束引出,偏离初始方向90度角,用于能谱的测量。针对低能的正电子束流,设计了一套偏转磁场系统,偏转效率可达80%。同时,设计了一套用于能谱测量的真空换样系统,可实现正电子能量调节(0-30keV)和4个样品同时换样操作。组建完成的能谱测量系统能稳定运行,有大束斑(5.5mm)和小束斑(3mm)两种运行方式。  3)基于潘宁阱捕获技术产生的束团化正电子脉冲束,相比于斩波-聚束方式产生的脉冲正电子束,具有高亮度正电子束团和可调脉冲频率两个特点。因此,特别适用于电子偶素飞行谱测量,以及慢正电子寿命谱的测量。由于脉冲束强度大,频率低的特点,提出基于位置灵敏测量技术的单脉冲正电子束寿命谱的测量方法,这对于扩展正电子谱学的应用具有重要意义。  4)使用多普勒展宽能谱和符合多普勒展宽能谱用于PEG/PVDF复合膜微结构表征,以及电子偶素飞行时间谱和慢正电子寿命谱用于介孔二氧化硅薄膜的结构表征。  另外,还对正电子寿命谱数字化技术进行了研究,提出了多种测量方法的技术原理。
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