專利名稱：一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀。
背景技術(shù)：
正電子湮沒譜儀是無損探測金屬、半導(dǎo)體、高溫超導(dǎo)體、高聚物等材料中微觀結(jié)構(gòu)缺陷、電荷密度、電子動量密度等的靈敏工具，其中湮沒動量是正電子湮沒譜儀中的重要表征參數(shù)之一。入射到材料中的正電子與電子發(fā)生湮沒，根據(jù)能量和動量守恒，正電子湮沒后產(chǎn)生的兩個方向相反的Y射線除產(chǎn)生多普勒效應(yīng)外，會與180°共直線產(chǎn)生一定 的夾角Θ，因而正電子湮沒動量信息可以通過多普勒展寬能譜和測量偏角Θ來獲得?，F(xiàn)有技術(shù)中，一維角關(guān)聯(lián)裝置就在不同的Θ偏角下測量符合Y計數(shù)的裝置，如圖I所示為現(xiàn)有技術(shù)中角關(guān)聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖I中以樣品2為軸心，兩側(cè)各放置一個由閃爍體和光電倍增管組成的探測器101，在探測器的前部各放置一個長而窄的鉛準(zhǔn)直器102，Y射線可以通過準(zhǔn)直器中的狹縫達(dá)到探測器。單道分析器105調(diào)到對應(yīng)于O. 51IMeV Y光子的狀態(tài)，符合電路106的作用是兩個探測器只有在測到同一個湮沒對放出的兩個O. 51IMeV的Y光子時使計數(shù)器107計數(shù)。固定探頭模塊103固定不動，可動探頭模塊104中的探測器連同前端的準(zhǔn)直器由轉(zhuǎn)臂帶動繞樣品2轉(zhuǎn)動，并在不同的Θ角下停留并記錄符合計數(shù)。但上述現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)中，為了提高角度分辨率，探測器距離樣品通常較遠(yuǎn)，長準(zhǔn)直狹縫又造成大量的計數(shù)損失，因而要求放射源的活度較大，且逐個角度測量使得單個樣品的測試時間較長，進一步增加了系統(tǒng)的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，能夠避免角度掃描，直接得到一維角關(guān)聯(lián)譜，從而可以單次對所有角度進行測量，減少測試時間，有效提高計數(shù)率，提高系統(tǒng)測試性能。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，包括放射源、第一探測器模塊和第二探測器模塊、符合單元和數(shù)據(jù)處理單元，其中所述放射源產(chǎn)生的正電子入射到樣品中慢化、擴散并最終湮沒產(chǎn)生兩個Y射線，產(chǎn)生的Y射線分別進入兩個探測器；所述第一探測器模塊和第二探測器模塊為固定位置探測器，且第一探測器模塊的閃爍體為整塊晶體，第二探測器模塊的閃爍體由沿狹縫方向線性排列的多個晶體條組成，不同晶體條對應(yīng)不同的夾角Θ ;所述符合單元對所述第一探測器模塊和第二探測器模塊的輸出信號做時間符合，判定兩者所提供的輸出信號是否為同一個湮沒對放出的兩個O. 511MeV的Y射線的信號；所述數(shù)據(jù)處理單元對所述符合單元判定通過的信號做數(shù)據(jù)處理以計算夾角Θ，并計數(shù)以進一步生成角關(guān)聯(lián)譜。
所述第二探測器模塊中的光學(xué)組件對每一個晶體條中產(chǎn)生的閃爍光分別進行調(diào)制，并將調(diào)制后的閃爍光按照順序沿狹縫的方向進行排列。所述第二探測器模塊的狹縫與所述第一探測器模塊的狹縫方向垂直。所述第二探測器模塊的多個晶體條之間包含反射層隔離，用于將不同晶體條產(chǎn)生的閃爍光進行隔離。所述放射源放置于U型結(jié)構(gòu)的屏蔽體中。由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實施例所述正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀包括放射源、第一探測器模塊和第二探測器模塊、符合單元和數(shù)據(jù)處理單元，其中所述放射源產(chǎn)生的正電子入射到樣品中慢化、擴散并最終湮沒產(chǎn)生兩個Y射線，產(chǎn)生的Y射線分別進入兩個探測器；所述第一探測器模塊和第二探測器模塊為固定位置探 測器，且第一探測器模塊的閃爍體為整塊晶體，第二探測器模塊的閃爍體由沿狹縫方向線性排列的多個晶體條組成，不同晶體條對應(yīng)不同的夾角Θ。通過該正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀就能夠避免角度掃描，直接得到一維角關(guān)聯(lián)譜，從而可以單次對所有角度進行測量，減少測試時間，有效提高計數(shù)率，提高系統(tǒng)測試性能。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)中角關(guān)聯(lián)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例所提供正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例所提供第一探測器模塊2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例所提供兩種探測器模塊閃爍體的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進一步地詳細(xì)描述，如圖2所示為本發(fā)明實施例所提供正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2中包括放射源I、第一探測器模塊2和第二探測器模塊3、符合單元4和數(shù)據(jù)處理單元5，其中所述放射源I產(chǎn)生的正電子入射到樣品中慢化、擴散并最終湮沒產(chǎn)生兩個Y射線，產(chǎn)生的Y射線分別進入兩個探測器2和3;具體實現(xiàn)中，22Na是正電子湮沒譜儀中最常用的放射源之一，為了對放射源I進行屏蔽，并對正電子的出射方向進行限制，放射源I還可以放置于U型結(jié)構(gòu)的屏蔽體中。所述第一探測器模塊2和第二探測器模塊3為固定位置探測器，且第一探測器模塊2的閃爍體為整塊晶體，第二探測器模塊3的閃爍體由沿狹縫方向線性排列的多個晶體條組成，不同晶體條對應(yīng)不同的夾角Θ，如圖4所示為本發(fā)明實施例所提供兩種探測器模塊閃爍體結(jié)構(gòu)示意圖，圖4中的401為第一探測器模塊2的閃爍體結(jié)構(gòu)示意圖，為一整塊晶體；402為第二探測器模塊3的閃爍體結(jié)構(gòu)示意圖，由線性排列的多個晶體條組成。按照上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實施例中角關(guān)聯(lián)譜儀的角度分辨率由第二探測器模塊3到樣品的距離和晶體條沿狹縫方向的尺寸來決定。符合單元4對所述第一探測器模塊2和第二探測器模塊3的輸出信號做時間符合，用來判定兩者所提供的輸出信號是否為同一個湮沒對放出的兩個O. 511MeV的Y射線的信號。在具體實現(xiàn)中，在同一高頻電場周期內(nèi)(從最高值到最低值或者相反)，所述第一探測器模塊2和第二探測器模塊3分別輸出二維圖像信號，該二維圖像信號中與偏轉(zhuǎn)電場方向平行的一維包含了 Y射線的時間信息，如果兩幅圖像在該方向上的信號位置相同則判定為時間符合，并將信號進一步送至所述數(shù)據(jù)處理單元5中。 數(shù)據(jù)處理單元5對所述符合單元4判定通過的信號做數(shù)據(jù)處理以計算夾角Θ，并計數(shù)以進一步生成角關(guān)聯(lián)譜。在具體實現(xiàn)中，第二探測器模塊3輸出的二維圖像信號中與偏轉(zhuǎn)電場方向垂直的一維包含了光電子出射的位置信息，由該位置信息可計算出閃爍光的產(chǎn)生位置，從而進一步計算出夾角Θ，同時對所述符合單元4判定通過的信號計數(shù)即生成角關(guān)聯(lián)譜。上述第二探測器模塊的狹縫與第一探測器模塊的狹縫方向垂直，在具體實現(xiàn)中，所述第一探測器模塊2的結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3中該第一探測器模塊2進一步包括第一準(zhǔn)直器301、閃爍體302、光學(xué)組件303、第二準(zhǔn)直器304、光陰極305、柵極306、偏轉(zhuǎn)板307、微通道板308、成像器件309和脈沖信號源310，其中第一準(zhǔn)直器301通常為鉛或鎢銅合金等高吸收材料，并開有一定寬度的狹縫；Y射線通過第一準(zhǔn)直器301長而窄的狹縫入射到閃爍體302中并產(chǎn)生閃爍光；Y射線激發(fā)產(chǎn)生的閃爍光在晶體中沿4Pi角發(fā)射，一部分閃爍光經(jīng)光學(xué)組件303調(diào)制后重新匯聚于第二準(zhǔn)直器304的中心，并打到光陰極305上產(chǎn)生光電子；光電子經(jīng)柵極306加速后進入與第一準(zhǔn)直器301垂直放置(產(chǎn)生的電場垂直于第一準(zhǔn)直器的狹縫)的平行板并在脈沖信號源310施加于偏轉(zhuǎn)板307上的高頻電場作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)后的光電子經(jīng)微通道板308倍增放大后在成像器件309上成像。上述成像器件309上像的位置與閃爍光入射到光陰極上的位置有關(guān)，即與閃爍光入射到閃爍體中的位置有關(guān)，因而通過符合可以用于角度的測量，具體測量過程見上述符合單元4和數(shù)據(jù)處理單元5中所述。由于第一探測器模塊和第二探測器模塊的閃爍體結(jié)構(gòu)不一樣，故第二探測器模塊內(nèi)部的工作過程也不一樣，具體來說第一探測器模塊的閃爍體為整塊連續(xù)的晶體，故其輸出的二維圖像信號僅包含時間信息；而第二探測器模塊中的光學(xué)組件對每一個晶體條中產(chǎn)生的閃爍光分別進行調(diào)制，并將調(diào)制后的閃爍光按照順序沿狹縫的方向進行排列，而且閃爍光的位置與光電子飛行至成像器件上的位置相關(guān)，故其輸出的二維圖像信號同時包括時間信息和空間信息。另外，所述第二探測器模塊的多個晶體條之間還包含反射層隔離，用于將不同晶體條產(chǎn)生的閃爍光進行隔離，如圖4的403所示即為晶體條的截面示意圖。綜上所述，本發(fā)明實施例所提供的正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀能夠避免角度掃描，直接得到一維角關(guān)聯(lián)譜，從而可以單次對所有角度進行測量，減少測試時間，有效提高計數(shù)率，提高系統(tǒng)測試性能。以上所述，僅為本發(fā)明較 佳的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，其特征在于，包括放射源、第一探測器模塊和第二探測器模塊、符合單元和數(shù)據(jù)處理單元，其中 所述放射源產(chǎn)生的正電子入射到樣品中慢化、擴散并最終湮沒產(chǎn)生兩個Y射線，產(chǎn)生的Y射線分別進入兩個探測器； 所述第一探測器模塊和第二探測器模塊為固定位置探測器，且第一探測器模塊的閃爍體為整塊晶體，第二探測器模塊的閃爍體由沿狹縫方向線性排列的多個晶體條組成，不同晶體條對應(yīng)不同的夾角9 ; 所述符合單元對所述第一探測器模塊和第二探測器模塊的輸出信號做時間符合，判定兩者所提供的輸出信號是否為同一個湮沒對放出的兩個0.511MeV的Y射線的信號； 所述數(shù)據(jù)處理單元對所述符合單元判定通過的信號做數(shù)據(jù)處理以計算夾角9，并計數(shù)以進一步生成角關(guān)聯(lián)譜。
2.如權(quán)利要求I所述正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，其特征在于，所述第二探測器模塊中的光學(xué)組件對每一個晶體條中產(chǎn)生的閃爍光分別進行調(diào)制，并將調(diào)制后的閃爍光按照順序沿狹縫的方向進行排列。
3.如權(quán)利要求I所述正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，其特征在于， 所述第二探測器模塊的狹縫與所述第一探測器模塊的狹縫方向垂直。
4.如權(quán)利要求I所述正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，其特征在于， 所述第二探測器模塊的多個晶體條之間包含反射層隔離，用于將不同晶體條產(chǎn)生的閃爍光進行隔離。
5.如權(quán)利要求I所述正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，其特征在于， 所述放射源放置于U型結(jié)構(gòu)的屏蔽體中。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀，包括放射源、第一探測器模塊和第二探測器模塊、符合單元和數(shù)據(jù)處理單元，其中所述放射源產(chǎn)生的正電子入射到樣品中慢化、擴散并最終湮沒產(chǎn)生兩個γ射線，產(chǎn)生的γ射線分別進入兩個探測器；所述第一探測器模塊和第二探測器模塊為固定位置探測器，且第一探測器模塊的閃爍體為整塊晶體，第二探測器模塊的閃爍體由沿狹縫方向線性排列的多個晶體條組成，不同晶體條對應(yīng)不同的夾角θ。通過該正電子湮沒角關(guān)聯(lián)譜儀就能夠避免角度掃描，直接得到一維角關(guān)聯(lián)譜，從而可以單次對所有角度進行測量，減少測試時間，有效提高計數(shù)率，提高系統(tǒng)測試性能。
文檔編號G01T1/36GK102967874SQ20121054915
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者秦秀波, 魏龍, 馮召東, 王寶義, 于潤升 申請人:中國科學(xué)院高能物理研究所