多通道符合的数字式正电子寿命谱仪
发布时间：2021-06-28 23:45
正电子湮没谱学作为研究材料微观结构的重要手段,具有灵敏度高、对被检样品无损伤等优势。随着正电子科学的发展,正电子湮没寿命谱仪、正电子湮没辐射角关联谱仪、多谱勒展宽谱仪等对不同的正电子湮没参数进行测量的实验技术也应运而生,其中正电子湮没寿命谱仪是实验中最基本的技术之一。常用的正电子湮没寿命谱仪有使用核仪器模块（Nuclear Instrument Module,NIM）的传统谱仪和基于高速采样的数字式谱仪两种类型。不管是传统谱仪还是数字式谱仪,都采用一路接收start信号另一路接收stop信号的方法,限制了符合计数率的提升。另外,这两种类型的谱仪还存在成本高和结构复杂等问题。为了提高正电子寿命谱仪的符合计数率,本文设计了一种多通道符合的数字式正电子寿命谱仪。通过改进谱仪的定时甄别电路和触发电路,并对各种组合情况下start和stop通道测得的时间进行校准,以修正各通道之间的延时差,使四个通道之间的结构尽可能对称。电子学系统各通道均能接收start信号与stop信号,理论上最大可以将符合计数率提高12倍。本文使用模数转换器（Analog to Digital Converter,ADC）和...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２正电子从产生到在介质中湮没的过程??
?第１章绪论???Ｅ０?＝?ｍ０ｃ２?（１．３）??其中ｍ〇是电子／正电子的静止质量，ｃ是光速，可以求出堙没后发出的每个光子??的能量为５１１?ｋｅＶ，等于电子／正电子的静止能量［７］。正电子从产生到在介质中湮??没的过程如图１．２所示（网络图片）。??２２Ｎａ??ｅ＋Ｑｕｅｌｌｅ?２７?ＭｅＶ?／Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ??〇?ｑＪｑ?０＾０?？??ｒ￣＾〇〇〇＾％）ｐ??Ｙ〇５ｌｉ?ＭｅＶ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏｊ＂ｏ?ｏ?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??〇?〇?０＾?〇?〇??Ｏ?Ｏ?０＾０?＇０?０？ｙ〇５１１Ｍ？Ｖ??Ｔｒａｐｐｉｎｇ?ａｎｄ?Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ??图１．２正电子从产生到在介质中湮没的过程??如果正负电子对在堙没时存在初始动量，那么湮没后两个Ｙ光子的发射角度??会偏离１８０°，并且每个光子的能量也可能不是５１１?ｋｅＶ，通过测量夹角和能量??展宽，可以测得粒子对的初始动量。这两种测量方法分别是角关联测量和多普勒??谱展宽测量。??１．１．３正电子湮没参数??正电子湮没的主要参数有正电子湮没寿命、正电子湮没幅射角关联以及正电??子湮没多普勒展宽，如图１．３所示（网络图片）：??Ｂｉｒｔｈ?－＾－ｒａｙ??１．２７?ＭｅＶ／?ＬＪ??ｆ?Ａｔ?Ｉ＾Ｊ??ｊ?ＰＳ５ｉｔｒ９ｎ?ｌｉｆｅｉｉｍｙ?Ａｎｇｕｌａｒ?ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ??／?ｒｆｉ??ｐｏｓｉｔｒｏｎ?ｓｏｕｒｃｅ?＾?Ｖ??？?？??２２－Ｎａ?／?Ｊ??／／?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?（１００?ｎｍ）??１００?ｐｒｏ??Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ?／??（１?Ｐｓ）?／?Ｄｏｐｐｌｅｒ?
?第１章绪论???ｉｏａ?；．?Ｖ．．．．．．．．．．．？??????????ｉ〇４ｊ；?／?＼?Ｈ＝１８０?ｐｓ??Ｉ?ｆ?：?＼＼？＝４〇〇ｐｓ??１。２?丨?＊?，??１０°?——－??．．．．．．－?????－?－?二??一－—－．．．．．．??０１２３４５６７８??Ｔｉｍｅ?（ｎｓ）??图１．４典型的正电子寿命谱图??２．正电子湮没幅射角关联??正电子在发生煙没前，动量几乎为零。正负电子存在的初始动量主要由材料??中的电子贡献，实际上固体中的电子的动量往往有几个ｅＶＰ］。根据动量守恒定??律，初始动量不为零的正负电子对发生湮没时，两个Ｙ射线射出的方向偏离直线??一个角度０。通过测量角关联０可以得出与湮没的电子的动量ＰＴ，如式１．８所示。??ＰＴ?＝?ｍ０ｃＯ?（１．９）??通过测量ｅ角可以获得双光子湮没的角关联谱。对角关联谱进行分析，我们??能得到固体中电子的动量分布。角关联谱在研宄固体材料电子的能态结构和能级??中有着重要的作用。??３．正电子湮没多普勒展宽??由于多普勒效应，湮没对具有初始动量时，湮没产生的Ｙ射线的能量会发生??多普勒移动。假定正负电子对湮没时的动量在ｘ方向的分量为Ｐｘ，则可以求出其??在ｘ方向的速度分量＼＝弋／２％。根据多谱勒频移公式，如果己知一运动光源在??ｘ方向的频率Ｖ，则可求出其频移＾为：??．?ＶＸＶ，??Ａｖ?＝——－?（１．１０）??Ｃ??使用普朗克能量公式求出湮没产生的ｙ射线的能量Ｅｙ＝ｈｖ，可以推导出多普勒展??宽ＡＥ为：??ＡＥ?＝?ｈＡｖ?＝?＝?Ｅｙ?ｘ－＾－?＝?
本文编号：3255271
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２正电子从产生到在介质中湮没的过程??
?第１章绪论???Ｅ０?＝?ｍ０ｃ２?（１．３）??其中ｍ〇是电子／正电子的静止质量，ｃ是光速，可以求出堙没后发出的每个光子??的能量为５１１?ｋｅＶ，等于电子／正电子的静止能量［７］。正电子从产生到在介质中湮??没的过程如图１．２所示（网络图片）。??２２Ｎａ??ｅ＋Ｑｕｅｌｌｅ?２７?ＭｅＶ?／Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ??〇?ｑＪｑ?０＾０?？??ｒ￣＾〇〇〇＾％）ｐ??Ｙ〇５ｌｉ?ＭｅＶ?ｏ?ｏ?ｏ?ｏｊ＂ｏ?ｏ?Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ??〇?〇?０＾?〇?〇??Ｏ?Ｏ?０＾０?＇０?０？ｙ〇５１１Ｍ？Ｖ??Ｔｒａｐｐｉｎｇ?ａｎｄ?Ａｎｎｉｈｉｌａｔｉｏｎ??图１．２正电子从产生到在介质中湮没的过程??如果正负电子对在堙没时存在初始动量，那么湮没后两个Ｙ光子的发射角度??会偏离１８０°，并且每个光子的能量也可能不是５１１?ｋｅＶ，通过测量夹角和能量??展宽，可以测得粒子对的初始动量。这两种测量方法分别是角关联测量和多普勒??谱展宽测量。??１．１．３正电子湮没参数??正电子湮没的主要参数有正电子湮没寿命、正电子湮没幅射角关联以及正电??子湮没多普勒展宽，如图１．３所示（网络图片）：??Ｂｉｒｔｈ?－＾－ｒａｙ??１．２７?ＭｅＶ／?ＬＪ??ｆ?Ａｔ?Ｉ＾Ｊ??ｊ?ＰＳ５ｉｔｒ９ｎ?ｌｉｆｅｉｉｍｙ?Ａｎｇｕｌａｒ?ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ??／?ｒｆｉ??ｐｏｓｉｔｒｏｎ?ｓｏｕｒｃｅ?＾?Ｖ??？?？??２２－Ｎａ?／?Ｊ??／／?ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ?（１００?ｎｍ）??１００?ｐｒｏ??Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ?／??（１?Ｐｓ）?／?Ｄｏｐｐｌｅｒ?
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