正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，所述測(cè)量系統(tǒng)包括正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探測(cè)器以及示波器，其中，所述測(cè)量方法包括以下步驟：使用所述正電子束發(fā)生器產(chǎn)生正電子束團(tuán)；將所述正電子束團(tuán)通入到所述束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速，其中所述束團(tuán)加速器用于對(duì)正電子束團(tuán)的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)；經(jīng)加速后的所述正電子束團(tuán)運(yùn)動(dòng)到與所述正電子束發(fā)生器相對(duì)設(shè)置的材料中發(fā)生湮沒并發(fā)射出伽馬射線束；將所述伽馬射線束投射到探測(cè)器上，所述探測(cè)器收集所述伽馬射線束并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；由示波器記錄并保存所述電信號(hào)。通過上述測(cè)量方法可測(cè)量出材料的微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)的空間分布情況。
【專利說明】
正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明總體來說涉及一種核探測(cè)器技術(shù)和正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)，具體而言，涉及 一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法。本發(fā)明還涉及一種測(cè)量系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 正電子是電子的反粒子，它的質(zhì)量、電荷量均與電子相同，但它帶正電荷，是人類 最早認(rèn)識(shí)的反物質(zhì)。當(dāng)電子和正電子相互結(jié)合時(shí)，它們被轉(zhuǎn)換成電子偶素或湮沒發(fā)射特征 Y射線。
[0003] 正電子湮沒技術(shù)就是利用探測(cè)的特征Y射線通過壽命譜和多普勒能量展寬譜等 分析方法來表征材料缺陷，經(jīng)過數(shù)十年的研究，我國(guó)在該領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，但在基于 正電子的反物質(zhì)基礎(chǔ)研究方面仍需借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，譬如在正電子素分子形成研究方面，國(guó) 內(nèi)相比國(guó)外的研究差距顯著，其原因與國(guó)內(nèi)正電子實(shí)驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展密不可分。
[0004] 正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，主要為探測(cè)正電子在材料中湮沒數(shù)量 隨材料空間深度和時(shí)間的分布情況?？捎糜诒碚鞑牧系奈⒂^結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)的空間分布情 況。然而，現(xiàn)有技術(shù)中并沒有對(duì)正電子束團(tuán)在材料中的湮沒分布的測(cè)量方法，因此本發(fā)明的 發(fā)明人提出了該測(cè)量方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn) 一步詳細(xì)說明。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特 征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0006] 本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一種缺陷，提供一種正電子 束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，以測(cè)量材料的微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)的空間分布情況。
[0007] 本發(fā)明的另一個(gè)主要目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺陷，提供一種測(cè)量 系統(tǒng)，以測(cè)量材料的微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)的空間分布情況。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，所 述測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，所述測(cè)量系統(tǒng)包括正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探測(cè)器以 及示波器，其中，所述測(cè)量方法包括以下步驟:發(fā)生步驟、使用所述正電子束發(fā)生器產(chǎn)生正 電子束團(tuán)；加速步驟、將所述正電子束團(tuán)通入到所述束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速，其中所述束團(tuán) 加速器用于對(duì)正電子束團(tuán)的能量進(jìn)行調(diào)節(jié);湮沒步驟、經(jīng)加速后的所述正電子束團(tuán)運(yùn)動(dòng)到 與所述正電子束發(fā)生器相對(duì)設(shè)置的靶上發(fā)生湮沒并發(fā)射出伽馬射線束；信號(hào)處理步驟、將 所述伽馬射線束投射到探測(cè)器上，所述探測(cè)器收集所述伽馬射線束并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信 號(hào);記錄步驟、由示波器記錄并保存所述電信號(hào)隨時(shí)間變化關(guān)系。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述測(cè)量系統(tǒng)還包括聚束器，所述聚束器設(shè)置于 所述正電子束團(tuán)發(fā)生器和所述束團(tuán)加速器之間，所述發(fā)生步驟和所述加速步驟之間還設(shè)置 有聚束步驟:所述正電子束團(tuán)進(jìn)入到所述聚束器中進(jìn)行聚束，以縮小所述正電子束團(tuán)的時(shí) 間寬度，經(jīng)過聚束處理的所述正電子束團(tuán)再通入到所述束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述正電子束團(tuán)的所述時(shí)間寬度為2-10ns。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述束團(tuán)加速器包括:高壓隔離真空腔、高壓加速 腔、出射電極以及脈沖高壓電源，所述高壓加速腔設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)；所述出射 電極設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)且處于所述高壓加速腔的下游;所述脈沖高壓電源用于 向所述高壓加速腔施加脈沖高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團(tuán)，所述脈沖高壓電源配置 為:在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)完全進(jìn)入所述高壓加速腔之前，使所述高壓加速腔處于地電 位;在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)完全進(jìn)入所述高壓加速腔之后，向所述高壓加速腔施加脈沖 高壓;在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)開始進(jìn)入所述出射電極之后，使所述高壓加速腔下降到地 電位。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述探測(cè)器包括輻射體，所述輻射體由氟化鉛晶 體制成。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述伽馬射線束投射到所述氟化鉛晶體中后產(chǎn)生 切倫科夫光，所述切倫科夫光作為所述光信號(hào)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述示波器的采樣率為40G/s，頻寬為4GHz。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，其中所述正電子束團(tuán)發(fā)生器包括RGM-1正電子源和 APBS Trap束團(tuán)化系統(tǒng)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供一種正電子束團(tuán)在材料中 湮沒分布的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，所述測(cè)量系統(tǒng)包括伽馬射線發(fā)生器、 探測(cè)器以及示波器，其中，所述測(cè)量方法包括以下步驟:發(fā)生步驟，使用所述伽馬射線發(fā)生 器產(chǎn)生伽馬射線束;激發(fā)步驟，所述伽馬射線束打到材料中激發(fā)產(chǎn)生正電子束團(tuán)；湮沒步 驟，所述正電子束團(tuán)發(fā)生湮沒并發(fā)射出511Kev特征能量伽馬射線束;信號(hào)處理步驟，將所述 湮沒步驟中產(chǎn)生的所述伽馬射線束投射到探測(cè)器上，所述探測(cè)器收集所述伽馬射線束并將 光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào);記錄步驟，由示波器記錄并保存所述電信號(hào)隨時(shí)間變化關(guān)系；多次測(cè) 量步驟，調(diào)整所述伽馬射線發(fā)生器的能量，并重復(fù)上述發(fā)生步驟至記錄步驟。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種測(cè)量系統(tǒng)，所述測(cè)量系統(tǒng)包括正電子 束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探測(cè)器以及示波器，所述正電子束團(tuán)發(fā)生器能夠產(chǎn)生低能脈沖正 電子束團(tuán)；沿所述正電子束團(tuán)發(fā)生器的發(fā)射方向，所述正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器及探 測(cè)器依次設(shè)置;所述束團(tuán)加速器為所述正電子束團(tuán)提供能量;所述探測(cè)器接收所述正電子 束團(tuán)湮沒后發(fā)射出的伽馬射線束并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào);所述示波器與所述探測(cè)器電連接， 以記錄所述探測(cè)器中的所述電信號(hào)隨時(shí)間變化的關(guān)系。
[0018] 由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的正電子壽命譜的測(cè)量方法和測(cè)量系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和積 極效果在于：
[0019] 本發(fā)明提供的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，通過正電子在不同深度 和不同材料中的湮沒發(fā)射出伽馬射線為信號(hào)，以表征正電子束團(tuán)進(jìn)入到材料的不同深度 中，從而測(cè)量材料的微觀結(jié)構(gòu)及其結(jié)構(gòu)的空間分布情況。
[0020] 更進(jìn)一步地，本發(fā)明通過探測(cè)器探測(cè)到的伽馬射線的強(qiáng)度反應(yīng)了正電子湮沒的數(shù) 量，即伽馬射線隨時(shí)間變化的關(guān)系可以體現(xiàn)正電子湮沒的數(shù)量隨時(shí)間變化的關(guān)系，也就體 現(xiàn)了正電子束團(tuán)在材料中的湮沒分布情況，簡(jiǎn)化了測(cè)量過程，縮短了測(cè)量時(shí)間。
【附圖說明】
[0021]通過結(jié)合附圖考慮以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的各種目標(biāo)、 特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見。附圖僅為本發(fā)明的示范性圖解，并非一定是按比例繪制。 在附圖中，同樣的附圖標(biāo)記始終表示相同或類似的部件。其中：
[0022]圖1是根據(jù)一不例性實(shí)施方式不出的一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方 法的流程圖；
[0023] 圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的束團(tuán)加速器；
[0024] 圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的束團(tuán)加速器；
[0025] 圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的束團(tuán)加速器；
[0026] 圖5示意性示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的加速低能脈沖帶電粒子束團(tuán)的過程;及
[0027] 圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的脈沖高壓電源的示意等效電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述示例實(shí)施方式。然而，示例實(shí)施方式能夠以多種形 式實(shí)施，且不應(yīng)被理解為限于在此闡述的實(shí)施方式;相反，提供這些實(shí)施方式使得本發(fā)明將 全面和完整，并將示例實(shí)施方式的構(gòu)思全面地傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。圖中相同的附圖 標(biāo)記表示相同或類似的結(jié)構(gòu)，因而將省略它們的詳細(xì)描述。
[0029]附圖中所示的方框圖僅僅是功能實(shí)體，不一定必須與物理上獨(dú)立的實(shí)體相對(duì)應(yīng)。 即，可以采用軟件形式來實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體，或在一個(gè)或多個(gè)硬件模塊或集成電路中實(shí)現(xiàn) 這些功能實(shí)體，或在不同網(wǎng)絡(luò)和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實(shí)現(xiàn)這些功能實(shí)體。
[0030] 附圖中所示的流程圖僅是示例性說明，不是必須包括所有的步驟。例如，有的步驟 還可以分解，而有的步驟可以合并或部分合并，因此實(shí)際執(zhí)行的順序有可能根據(jù)實(shí)際情況 改變。
[0031] 本發(fā)明中的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法主要通過探測(cè)正電子束團(tuán) 湮沒產(chǎn)生的511KeV伽馬射線束強(qiáng)度隨時(shí)間變化，來得到正電子在材料中湮沒分布的情況。 不同材料的微觀結(jié)構(gòu)不同，正電子湮沒過程不同，得到的正電子湮沒個(gè)數(shù)隨時(shí)間的分布也 不同；同種材料在近表面的微觀結(jié)構(gòu)變化較大，隨著正電子能量不同，其注入材料的深度也 不同，得到的湮沒事件數(shù)隨時(shí)間分布也不同，因此，可以通過正電子隨空間和時(shí)間的湮沒變 化信息對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
[0032]本發(fā)明所稱的正電子束團(tuán)表不一次脈沖中含有大量正電子，例如但不限于一次脈 沖中含有超過1〇6個(gè)的正電子。正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法擬采用脈沖正電 子束團(tuán)，即一個(gè)脈沖含有一個(gè)正電子束團(tuán)，正電子束團(tuán)內(nèi)含有超過1〇 6個(gè)正電子，也可以理 解為一個(gè)正電子束團(tuán)內(nèi)含有超過1〇6個(gè)事件，這些事件都幾乎發(fā)生在所測(cè)樣品的正電子壽 命(通常為十幾納秒到百納秒之間）的時(shí)間范圍內(nèi)。
[0033]本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的方法思路是:一個(gè)脈沖內(nèi)的總事件數(shù)足夠反應(yīng)正電子束團(tuán)在材 料中的同一深度內(nèi)的湮沒信息，且同一脈沖內(nèi)的不同正電子湮沒的事件數(shù)是個(gè)隨時(shí)間分布 的；而每個(gè)正電子湮沒會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的511keV能量的伽馬射線，正電子的湮沒數(shù)量 與探測(cè)器探測(cè)到的伽馬射線強(qiáng)度成線性關(guān)系，即正電子湮沒數(shù)量越多，伽馬射線強(qiáng)度越強(qiáng)， 因此，探測(cè)器探測(cè)到的伽馬射線的強(qiáng)度也隨時(shí)間變化。該測(cè)量方法減少了測(cè)量時(shí)間，提高了 工作效率?？梢岳斫獾氖牵景l(fā)明通過探測(cè)器探測(cè)到的伽馬射線的強(qiáng)度反應(yīng)了正電子湮沒 的數(shù)量，即伽馬射線隨時(shí)間變化的關(guān)系可以體現(xiàn)正電子湮沒的數(shù)量隨時(shí)間變化的關(guān)系，也 就體現(xiàn)了正電子束團(tuán)在材料中的湮沒分布情況。
[0034] 除此，固定能量51 IkeV的伽馬射線在輻射體中的光轉(zhuǎn)換率可以認(rèn)為是不變的，因 此輻射體中的光產(chǎn)額與伽馬射線的強(qiáng)度成線性關(guān)系，因此，光產(chǎn)額隨時(shí)間變化關(guān)系反應(yīng)了 正電子湮沒數(shù)量隨時(shí)間變化關(guān)系。
[0035] 進(jìn)一步地，光電倍增管將光子轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，電信號(hào)的強(qiáng)弱與光子數(shù)量成正比，即 與光產(chǎn)額成正比，因此電信號(hào)的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系反應(yīng)了正電子湮沒數(shù)量隨時(shí)間變化 關(guān)系。也就是，電信號(hào)的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系反應(yīng)了正電子湮沒數(shù)量隨時(shí)間變化關(guān)系，只 要探測(cè)到電信號(hào)隨時(shí)間的強(qiáng)度變化就得到了反應(yīng)了正電子湮沒數(shù)量隨時(shí)間變化關(guān)系，也就 得到了正電子束團(tuán)在材料中的湮沒分布情況。
[0036]圖1是根據(jù)一不例性實(shí)施方式不出的一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方 法的流程圖。
[0037]如圖1所不，作為本發(fā)明的一實(shí)施方式，一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量 方法，測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，測(cè)量系統(tǒng)包括正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探測(cè)器以 及示波器，其中按照正電子束團(tuán)從上游向下游的運(yùn)動(dòng)方向，正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速 器、探測(cè)器以及示波器依次排列。其中，上述測(cè)量方法包括發(fā)生步驟，使用正電子束發(fā)生器 產(chǎn)生正電子束團(tuán)，正電子束團(tuán)發(fā)生器作為正電子源，位于測(cè)量裝置的上游，以為測(cè)量過程提 供所需的正電子束團(tuán)?？梢岳斫獾氖牵娮邮鴪F(tuán)發(fā)生器可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到 的發(fā)生器，例如但不限于本發(fā)明中使用的正電子束團(tuán)發(fā)生器包括RGM-1正電子源和APBS Trap束團(tuán)化系統(tǒng)。
[0038]為了使測(cè)試結(jié)果更加接近真實(shí)值，上述測(cè)量方法還包括聚束步驟，具體地，需要將 正電子束團(tuán)通入到所述聚束器中進(jìn)行聚束，經(jīng)過聚束器的正電子束團(tuán)進(jìn)行橫向壓縮，從而 可以形成超短的正電子束團(tuán)，以縮小正電子束團(tuán)的時(shí)間寬度，例如但不限于，縮小后的時(shí)間 寬度(橫向?qū)挾?可以為2-lOns，但并不局限于此。本發(fā)明的一種實(shí)施方式選擇的時(shí)間寬度 為 2ns。
[0039]另外，該測(cè)量方法還包括加速步驟，在該步驟中，將上述正電子束團(tuán)發(fā)生器產(chǎn)生的 正電子束團(tuán)或者經(jīng)過聚束處理的正電子束團(tuán)通入到束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速，其中束團(tuán)加速 器用于對(duì)正電子束團(tuán)的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如但不限于將正電子的能量增大為小于等于 30KeV，從而可以改變測(cè)量過程中的正電子束團(tuán)的能量，以獲得同一材料中不同深度的正電 子束團(tuán)的湮沒信息。
[0040] 更進(jìn)一步地，上述測(cè)量方法還包括湮沒步驟，經(jīng)加速后的正電子束團(tuán)運(yùn)動(dòng)到與正 電子束發(fā)生器相對(duì)設(shè)置的靶上發(fā)生湮沒，并發(fā)射出伽馬射線束。
[0041] 正電子進(jìn)入材料后，通過與電子，原子，或離子的非彈性碰撞損失能量，其動(dòng)能降 到熱能水平，然后以熱運(yùn)動(dòng)速度擴(kuò)散，在擴(kuò)散過程中與材料中的電子發(fā)生湮沒，正電子湮沒 主要發(fā)生在射程的末端，所以正電子湮沒反映的信息是正電子射程末端處材料的微觀結(jié)構(gòu) 信息。具有1^￥能量的正電子，進(jìn)入介質(zhì)后，只需經(jīng)過幾個(gè)口8(]^8 = 10"128)，能量降到熱能水 平(kT量級(jí)，在300K時(shí)，正電子動(dòng)能為0.025eV)，然后在以熱運(yùn)動(dòng)的速度擴(kuò)散?？偟臒峄瘯r(shí)長(zhǎng) (1(T12~l(Tns)和正電子在物質(zhì)中的壽命(l(T1()s)相比要短得多。熱化后的正電子在材料中 擴(kuò)散，在擴(kuò)散過程中與材料中的電子發(fā)生湮沒，產(chǎn)生Y光子，由它將材料中的信息帶出來。 這一擴(kuò)散湮沒過程的持續(xù)時(shí)間因材料不同而不同，在固體中的時(shí)間范圍是100~lOOOOps。 [0042] 上述測(cè)量方法還包括信號(hào)處理步驟，將伽馬射線束投射到探測(cè)器上，該探測(cè)器包 括由氟化鉛晶體制成的輻射體?？梢岳斫獾氖牵魏螘r(shí)間分辨率高且光產(chǎn)額低的晶體均可 作為輻射體的材料，并不以氟化鉛晶體為限。伽馬射線在氟化鉛晶體中可以產(chǎn)生切倫科夫 光，將該切倫科夫光作為光信號(hào)輸入到光電倍增管上，探測(cè)器收集伽馬射線束，該伽馬射線 束的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系反應(yīng)了正電子束團(tuán)湮沒數(shù)量隨時(shí)間變化的關(guān)系。
[0043] 本發(fā)明中使用的氟化鉛晶體作為探測(cè)器的輻射體，其產(chǎn)生的切倫科夫光的發(fā)光時(shí) 間比一般閃爍體產(chǎn)生熒光的發(fā)光時(shí)間快兩個(gè)量級(jí)，從而使得探測(cè)器的時(shí)間分辨率更高，有 利于探測(cè)正電子束團(tuán)在材料中湮沒的時(shí)間分布情況。例如但不限于氟化鉛晶體產(chǎn)生的切倫 科夫光的發(fā)光時(shí)間可以為1〇4-l(T ns，一般閃爍體產(chǎn)生焚光的發(fā)光時(shí)間可以為1(T7-1(T 9s。
[0044] 可以理解的是，探測(cè)器還可以包括光電倍增管，以將光信號(hào)輸入轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并 將電信號(hào)進(jìn)行放大并輸出。為了提高時(shí)間分辨率，本發(fā)明可以選用快信號(hào)衰減的光電倍增 管，由于光信號(hào)在該光電倍增管中可以轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度隨時(shí)間變化一致的電信號(hào)，該電信號(hào)可 以經(jīng)過光電倍增管線性放大并輸出，因此可以通過電信號(hào)的信息反映光信號(hào)的信息。
[0045] 除此，上述測(cè)量方法還包括記錄步驟，由示波器記錄并保存電信號(hào)。該步驟中的示 波器可以為采樣率較高的信號(hào)收集器作為采樣裝置，例如但不限于采樣率大于20G/s的信 號(hào)收集器。本發(fā)明中采用采樣率為40G/s，頻寬為4GHz的數(shù)字化示波器作為采樣裝置，但不 限于此。具體地，采樣裝置可以以25ps/采樣點(diǎn)的速度收集電信號(hào)。
[0046] 可以理解的是，上述示波器的觸發(fā)信號(hào)可以為聚束器的觸發(fā)信號(hào)，但不以此為限， 上述聚束器的觸發(fā)事件經(jīng)延時(shí)后可以為進(jìn)行正電子束團(tuán)測(cè)試的觸發(fā)事件。另外，還可以理 解的是，本發(fā)明中的正電子束團(tuán)可以包含至少1〇 6個(gè)正電子，即可以包含至少1〇6個(gè)湮沒事 件。
[0047]綜上，本發(fā)明的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法為:使用正電子束團(tuán)發(fā) 生器產(chǎn)生的高強(qiáng)度低溫正電子束團(tuán)作為正電子源，正電子束團(tuán)經(jīng)過聚束器橫向壓縮后，形 成超短正電子束團(tuán)，其時(shí)間寬度可達(dá)2ns;再通過束團(tuán)加速器的脈沖高壓，使正電子束團(tuán)動(dòng) 能可調(diào)，漂移到固定距離的靶上發(fā)生湮沒，轉(zhuǎn)化成〇.511MeV能量的伽馬射線以4JI立體角發(fā) 射;選擇氟化鉛晶體作為探測(cè)器的輻射體，利用伽馬射線在氟化鉛晶體中產(chǎn)生的切倫科夫 光作為光信號(hào)輸入光電倍增管，使探測(cè)器在極短時(shí)間內(nèi)完成對(duì)伽馬射線的信號(hào)收集，并且 轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；由最高采樣率達(dá)40G/s的4GHz頻寬數(shù)字化示波器記錄并保存。
[0048]上述過程中以聚束器的觸發(fā)信號(hào)作為數(shù)字化示波器的觸發(fā)信號(hào)，該信號(hào)可作為壽 命譜的起始信號(hào)，以氟化鉛探測(cè)器的輸出信號(hào)作為終止信號(hào)，由示波器記錄探測(cè)器輸出電 信號(hào)的幅值隨時(shí)間變化，此變化反映出伽馬強(qiáng)度隨時(shí)間的變化，即是正電子湮沒事件隨時(shí) 間的變化關(guān)系。
[0049] 探測(cè)器一次記錄一個(gè)正電子束團(tuán)的湮沒信息，可以得到正電子湮沒事件隨時(shí)間的 變化關(guān)系。利用束團(tuán)加速器可以改變正電子能量，以得到在不同材料不同深度的正電子湮 沒信息。不同材料的微觀結(jié)構(gòu)不同，正電子湮沒過程不同，得到的正電子湮沒個(gè)數(shù)隨時(shí)間的 分布也不同；同種材料在近表面的微觀結(jié)構(gòu)變化較大，隨著正電子能量不同，其注入材料的 深度也不同，得到的湮沒事件數(shù)隨時(shí)間分布也不同，因此，可以通過正電子隨空間和時(shí)間的 湮沒變化信息對(duì)材料的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。
[0050] 正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法的原理為:單個(gè)脈沖中的多個(gè)正電子的 速度看作是相同，從而可以進(jìn)入到材料中的同一深度;通過束團(tuán)加速器調(diào)整正電子束團(tuán)中 正電子的速度，從而可以使不同脈沖中的正電子束團(tuán)進(jìn)入到不同的深度;如此，經(jīng)過上述多 次測(cè)量便可以測(cè)得正電子束團(tuán)在材料中的湮沒分布。
[0051] 為方便理解，將對(duì)上述測(cè)量原理進(jìn)行舉例說明，但不用于對(duì)本發(fā)明的限制?？梢哉{(diào) 整束團(tuán)加速器，使經(jīng)過加速后的正電子束團(tuán)的速度為VI，此時(shí)可以測(cè)量該速度下的正電子 束團(tuán)的湮沒分布情況;再次調(diào)整束團(tuán)加速器，使經(jīng)過加速后的正電子束團(tuán)的速度為V2,此時(shí) 可以測(cè)量該速度下的正電子束團(tuán)的湮沒分布情況;依次調(diào)整束團(tuán)加速器，可以使加速后的 正電子束團(tuán)的速度分別為V3，V4，V5……上述多次測(cè)量后的結(jié)果進(jìn)行匯總即可得到相同材 料不同深度的正電子湮沒信息。
[0052]需要理解的是，本發(fā)明中的束團(tuán)加速器不同于現(xiàn)有的正電子加速方法，其原理具 有本質(zhì)的不同，現(xiàn)有的正電子加速方法為使用靜電正高壓排斥或靜電負(fù)高壓吸引正電子， 使之獲得能量，而束團(tuán)加速器使用脈沖高壓進(jìn)行加速，可實(shí)現(xiàn)對(duì)脈沖正電子束團(tuán)的加速。 [0053]可以理解的是，正電子束團(tuán)可以通過本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的其他產(chǎn)生方式產(chǎn) 生，例如但不限于通過伽馬射線束在材料中激發(fā)產(chǎn)生。
[0054]使用伽馬射線發(fā)生器產(chǎn)生伽馬射線束;將伽馬射線束打到靶上激發(fā)產(chǎn)生正電子束 團(tuán)；該正電子束團(tuán)發(fā)生湮沒并發(fā)射出511Kev特征能量伽馬射線束;將湮沒發(fā)射出的伽馬射 線束投射到探測(cè)器上，該探測(cè)器包括由氟化鉛晶體制成的輻射體?？梢岳斫獾氖?，任何時(shí)間 分辨率高且光產(chǎn)額低的晶體均可作為輻射體的材料，并不以氟化鉛晶體為限。伽馬射線在 氟化鉛晶體中可以產(chǎn)生切倫科夫光，將該切倫科夫光作為光信號(hào)輸入到光電倍增管上，探 測(cè)器收集伽馬射線束，該伽馬射線束的強(qiáng)度隨時(shí)間變化的關(guān)系反應(yīng)了正電子束團(tuán)湮沒數(shù)量 隨時(shí)間變化的關(guān)系。
[0055] 圖2示意性示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的束團(tuán)加速器。
[0056] 如圖2所示，根據(jù)一實(shí)施例的束團(tuán)加速器包括高壓(高于0. lkV，例如0.5_50kV)隔 離真空腔110、高壓加速腔120、出射電極140及脈沖高壓電源(HV)150。束團(tuán)加速器還可包括 圍繞高壓隔離真空腔110的磁場(chǎng)線圈130。
[0057] 如圖2所示，高壓加速腔120和出射電極140設(shè)置在高壓隔離真空腔110內(nèi)，出射電 極140設(shè)置在處于高壓加速腔120的下游，即帶電粒子束團(tuán)行進(jìn)方向的下游。高壓隔離真空 腔110的作用之一是可隔絕高壓加速腔120上的高壓。
[0058] 脈沖高壓電源150可電連接至高壓隔離真空腔110,用于在被觸發(fā)后向高壓加速腔 120施加脈沖高壓以加速低能脈沖帶電粒子束團(tuán)。
[0059] 根據(jù)一實(shí)施例，高壓隔離真空腔120和出射電極140連接到地電位。
[0060] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的束團(tuán)加速器，由于高壓加速腔120處于高壓隔離真空腔110 中，可有效降低高壓隔離的難度。另外，由于包括高壓加速腔120的束團(tuán)加速器從其他系統(tǒng) 中分離出來，成為獨(dú)立的一部分，方便其他系統(tǒng)進(jìn)行多樣化操作，提高了高壓加速方式的安 全性和穩(wěn)定性。
[0061] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的束團(tuán)加速器可用于加速各種脈沖帶電粒子束團(tuán)，如脈沖正電 子束團(tuán)或脈沖電子束團(tuán)。易于理解，當(dāng)加速帶正電的粒子束團(tuán)時(shí)，脈沖高壓電源150可為脈 沖正高壓電源，而當(dāng)加速帶負(fù)電的粒子束團(tuán)時(shí)，脈沖高壓電源150可為脈沖負(fù)高壓電源。
[0062] 圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的束團(tuán)加速器。
[0063]如圖3所示，根據(jù)本實(shí)施例的束團(tuán)加速器可包括粒子源系統(tǒng)202、脈沖帶電粒子源 部件204和206、參照?qǐng)D2描述的束團(tuán)加速器100、以及放置樣品280的真空室270。
[0064] 粒子源系統(tǒng)202用于產(chǎn)生低能帶電粒子。根據(jù)一些實(shí)施例，粒子源系統(tǒng)202可以是 基于固體氖慢化體正電子源系統(tǒng)，但本公開不限于此。
[0065]脈沖帶電粒子源部件204和206可發(fā)射低能脈沖帶電粒子束團(tuán)。根據(jù)一些實(shí)施例， 脈沖帶電粒子源部件204和206可包括基于緩沖氣體的潘寧阱束團(tuán)化系統(tǒng)204和基于旋轉(zhuǎn)墻 技術(shù)和聚束腔的壓縮系統(tǒng)206,但本公開不限于此。
[0066]根據(jù)一些實(shí)施例，脈沖帶電粒子源部件204和206可設(shè)置在密封真空系統(tǒng)中，而該 密封真空系統(tǒng)可與高壓隔離真空腔110連接，例如通過真空密封方式。
[0067] 圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的束團(tuán)加速器。
[0068] 如圖4所示，根據(jù)本實(shí)施例的束團(tuán)加速器可包括高壓隔離真空腔310以及設(shè)置在高 壓隔離真空腔310中的脈沖帶電粒子源部件304和306、高壓加速腔320及出射電極340。另 外，該束團(tuán)加速器還可包括脈沖高壓電源(HV)350、同步信號(hào)發(fā)生器306以及延遲元件306， 但本公開不限于此。
[0069] 脈沖帶電粒子源部件304和306可發(fā)射低能脈沖帶電粒子束團(tuán)。根據(jù)一些實(shí)施例， 脈沖帶電粒子源部件304和306可包括基于緩沖氣體的潘寧阱束團(tuán)化系統(tǒng)304和基于旋轉(zhuǎn)墻 技術(shù)和聚束腔的壓縮系統(tǒng)306,但本公開不限于此。
[0070] 同步信號(hào)發(fā)生器306向脈沖帶電粒子源部件提供波形信號(hào)。該波形信號(hào)可通過延 遲元件306延遲一預(yù)定延遲時(shí)間，作為向脈沖高壓電源350提供的觸發(fā)信號(hào)。脈沖高壓電源 350被觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)后可向高壓加速腔320施加脈沖高壓，從而加速低能脈沖帶電粒子束 團(tuán)。
[0071] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的束團(tuán)加速器，脈沖帶電粒子源部件304和306、高壓加速腔320 及出射電極340可均設(shè)置在高壓隔離真空腔310中，從而可使系統(tǒng)更緊湊。
[0072] 下面以加速低能正電子束團(tuán)為例，說明利用圖2所示的束團(tuán)加速器的加速過程。 [0073] 參見圖3至圖5,粒子源系統(tǒng)202可以是脈沖正電子源。脈沖正電子源發(fā)射低能正電 子束流。低能正電子束流通過例如基于緩沖氣體的潘寧阱束團(tuán)化系統(tǒng)304和基于旋轉(zhuǎn)墻技 術(shù)和聚束腔的壓縮系統(tǒng)306被束團(tuán)化并發(fā)射出來。脈沖正電子束團(tuán)可具有脈沖寬度tw(束團(tuán) 的時(shí)間長(zhǎng)度）。
[0074]高壓加速腔320此時(shí)是地電位。壓縮系統(tǒng)306的出射端距離高壓加速腔320的入射 端有一距離S1，正電子束團(tuán)漂移一段時(shí)間tm后，沿磁場(chǎng)方向進(jìn)入高壓加速腔320。
[0075] 為了盡可能縮短高壓加速腔320的長(zhǎng)度L，可在正電子束團(tuán)完全進(jìn)入高壓加速腔 320之后，脈沖高壓電源350立即給高壓加速腔320施加正高壓。
[0076] 如前，同步信號(hào)發(fā)生器306向脈沖帶電粒子源部件提供波形信號(hào)，該波形信號(hào)可通 過延遲元件306延遲一預(yù)定延遲時(shí)間，作為向脈沖高壓電源350提供的觸發(fā)信號(hào)。脈沖高壓 電源350被觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)后可向高壓加速腔320施加脈沖高壓。延遲時(shí)間tm可由壓縮系統(tǒng) 306的出射端與高壓加速腔320的入射端的距離S1和正電子束團(tuán)初始能量決定。
[0077]由于高壓加速腔320中的正電子束團(tuán)處在一個(gè)等勢(shì)空間，正電子束團(tuán)在高壓加速 腔320中保持勻速運(yùn)動(dòng)。高壓加速腔320的最短長(zhǎng)度Lmin和正電子束團(tuán)的初速度決定了脈沖 正高壓達(dá)到峰值的上升時(shí)間tr。加速腔長(zhǎng)度L越短，則上升時(shí)間tr越小，但這對(duì)脈沖高壓電 源350的要求也越高。
[0078]距離S1與高壓加速腔320的長(zhǎng)度L之和與束團(tuán)的聚焦距離有關(guān)，聚焦距離一般固定 不變。在確定L值之后，可以據(jù)此得到S1。
[0079] 經(jīng)過上升時(shí)間tr，高壓加速腔320的脈沖正高壓達(dá)到峰值后，高壓加速腔320與地 電位的出射電極340之間形成電勢(shì)差。正電子束團(tuán)從高壓加速腔320出射后在電場(chǎng)中加速獲 得動(dòng)能。到達(dá)出射電極340的位置時(shí)，正電子束團(tuán)獲得的能量最大。
[0080] 高壓加速腔320上的正高壓峰值應(yīng)保持到正電子束團(tuán)開始進(jìn)入出射電極340之后， 可開始下降到零電位。因此，在正電子束團(tuán)初始速度一定的情況下，高壓峰值的最短維持時(shí) 間tp由高壓加速腔320與出射電極340之間的電勢(shì)差和距離S2決定。距離S2-般固定不變。 一般可以最小能量(l〇〇eV)來估算最長(zhǎng)維持時(shí)間；同時(shí)，需保證下降時(shí)間在同步信號(hào)的時(shí)間 間隔T之內(nèi)，即，為了保證下一個(gè)正電子束團(tuán)能順利進(jìn)入高壓加速腔320，高壓加速腔320上 的正高壓在下一個(gè)同步信號(hào)觸發(fā)之前降到地電位。
[0081] 如圖5所示，一個(gè)正電子束團(tuán)的加速過程完成后，可如前進(jìn)行下一個(gè)的正電子束團(tuán) 的加速過程，如此可循環(huán)往復(fù)。脈沖高壓電源直接由同步信號(hào)觸發(fā)，只要保證正高壓的時(shí)間 寬度(上升時(shí)間、峰值維持時(shí)間和下降時(shí)間之和)在同步信號(hào)時(shí)間間隔范圍內(nèi)。正電子束團(tuán) 可以是周期性的，也可以非周期性的。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，束團(tuán)加速器與其他系統(tǒng)相互獨(dú)立，避免了負(fù)高壓方式會(huì)對(duì) 樣品的干擾。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，施加到高壓加速腔320的脈沖正高壓的頻率可與脈沖正電 子束團(tuán)的重復(fù)頻率一致，當(dāng)正電子束團(tuán)到達(dá)高壓加速腔之前，高壓加速腔處于地電位;當(dāng)正 電子束團(tuán)完全進(jìn)入高壓加速腔后，給高壓加速腔320施加正高壓，能夠保證正電子束團(tuán)通過 高壓加速腔獲得動(dòng)能。
[0084]根據(jù)實(shí)施例，高壓加速腔320與真空腔310之間可等效為同軸環(huán)形電容，其充放電 速度影響脈沖高壓的上升和下降時(shí)間。
[0085]根據(jù)柱狀環(huán)形電容計(jì)算公式
[0087]高壓加速腔320的長(zhǎng)度L越大，高壓加速腔320與真空腔310的距離d越小，等效電容 C越大，其中D是真空腔的內(nèi)徑。
[0088]再由電容充放電時(shí)間公式
[0089] t = RCXln[V0/V0-Vt],
[0090] 電容C越大，充放電時(shí)間越長(zhǎng)。因此，為了縮短充放電時(shí)間，L可設(shè)計(jì)得盡量小，d設(shè) 計(jì)盡量大。
[0091] 另外，需考慮避免高壓加速腔高壓與真空腔地電位之間的放電影響。若高壓加速 腔最大高壓為30kV，高真空環(huán)境中擊穿距離為10mm，考慮高壓加速腔壁厚（1.5mm)和束團(tuán)徑 向?qū)挾龋╨mm)，貝丨Jd應(yīng)在11~15mm之間。
[0092] 表1和表2不出了根據(jù)一實(shí)施例的束團(tuán)加速器參數(shù)和脈沖正電子束團(tuán)參數(shù)。
[0097]圖6示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的脈沖高壓電源的示意等效電路圖。
[0098] 如圖6所示，根據(jù)本實(shí)施例的脈沖高壓電源可采用Behlke公司生產(chǎn)的HTS300脈沖 高壓發(fā)生器，其最高電壓/電流為30kV/30A，通過TTL觸發(fā)信號(hào)觸發(fā)HTS的開啟與閉合。
[0099] 如圖6所示，Rl為限流電阻，CB為負(fù)載電容，HTS斷開產(chǎn)生高壓，CB帶高壓，HTS閉合高 壓消失，CB高壓通過限流電阻放電衰減，其峰值時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)150ns，上升時(shí)間與觸發(fā)信號(hào) 的響應(yīng)時(shí)間有關(guān)。
[0100] 對(duì)于表1和表2中Lmin = 20mm，S2 = 10mm，d = 11mm的設(shè)計(jì)參數(shù)，高壓的上升時(shí)間為 9.7ns，峰值高壓最短維持時(shí)間為4.4ns (可延長(zhǎng)），總時(shí)間在15ns以內(nèi)，根據(jù)脈沖間隔最短為 2ms，能夠保證足夠的高壓衰減時(shí)間，該實(shí)施例的脈沖高壓電源可滿足需求。
[0101] 通過以上的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于理解，根據(jù)本公開實(shí)施例的系統(tǒng)和 束團(tuán)加速器具有以下優(yōu)點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0102] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的，高壓加速腔處于高壓隔離真空腔中，可有效降低高壓隔 離的難度。另外，由于包括高壓加速腔的束團(tuán)加速器從其他系統(tǒng)中分離出來，成為獨(dú)立的一 部分，方便其他系統(tǒng)進(jìn)行多樣化操作，提高了高壓加速方式的安全性和穩(wěn)定性。
[0103] 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，束團(tuán)加速器與其他系統(tǒng)相互獨(dú)立，避免了負(fù)高壓方式會(huì)對(duì) 樣品的干擾。
[0104] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，脈沖帶電粒子源部件、高壓加速腔及出射電極可均設(shè) 置在高壓隔離真空腔中，從而可使系統(tǒng)更緊湊。
[0105] 根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，施加到高壓加速腔的脈沖高壓的頻率可與脈沖帶電粒 子束團(tuán)的重復(fù)頻率一致，當(dāng)脈沖帶電粒子束團(tuán)到達(dá)高壓加速腔之前，高壓加速腔處于地電 位;當(dāng)脈沖帶電粒子束團(tuán)完全進(jìn)入高壓加速腔后，給高壓加速腔施加高壓，能夠保證脈沖帶 電粒子束團(tuán)通過高壓加速腔獲得動(dòng)能。
[0106] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，附圖只是示例實(shí)施例的示意圖，附圖中的模塊或過程 并不一定是實(shí)施本公開所必須的，因此不能用于限制本公開的保護(hù)范圍。
[0107] 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解上述各模塊可以按照實(shí)施例的描述分布于裝置中，也可 以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施例的模塊可以合并為 一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。
[0108] 以上具體地示出和描述了本公開的示例性實(shí)施例。應(yīng)該理解，本公開不限于所公 開的實(shí)施例，相反，本公開意圖涵蓋包含在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等 效布置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，所 述測(cè)量系統(tǒng)包括正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探測(cè)器以及示波器，其特征在于，所述測(cè) 量方法包括以下步驟： 發(fā)生步驟，使用所述正電子束發(fā)生器產(chǎn)生正電子束團(tuán)； 加速步驟，將所述正電子束團(tuán)通入到所述束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速，其中所述束團(tuán)加速 器用于對(duì)正電子束團(tuán)的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)； 湮沒步驟，經(jīng)加速后的所述正電子束團(tuán)運(yùn)動(dòng)到與所述正電子束發(fā)生器相對(duì)設(shè)置的材料 中發(fā)生湮沒并發(fā)射出伽馬射線束； 信號(hào)處理步驟，將所述伽馬射線束投射到探測(cè)器上，所述探測(cè)器收集所述伽馬射線束 并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)； 記錄步驟，由示波器記錄并保存所述電信號(hào)隨時(shí)間變化關(guān)系。2. 如權(quán)利要求1所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征在于，所述測(cè) 量系統(tǒng)還包括聚束器，所述聚束器設(shè)置于所述正電子束團(tuán)發(fā)生器和所述束團(tuán)加速器之間， 所述發(fā)生步驟和所述加速步驟之間還設(shè)置有聚束步驟： 所述正電子束團(tuán)進(jìn)入到所述聚束器中進(jìn)行聚束，以縮小所述正電子束團(tuán)的時(shí)間寬度， 經(jīng)過聚束處理的所述正電子束團(tuán)再通入到所述束團(tuán)加速器中進(jìn)行加速。3. 如權(quán)利要求2所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征在于，所述正 電子束團(tuán)的所述時(shí)間寬度為2-lOns。4. 如權(quán)利要求1所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征在于，所述束 團(tuán)加速器包括:高壓隔離真空腔、高壓加速腔、出射電極以及脈沖高壓電源，所述高壓加速 腔設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)；所述出射電極設(shè)置在所述高壓隔離真空腔內(nèi)且處于所述 高壓加速腔的下游;所述脈沖高壓電源用于向所述高壓加速腔施加脈沖高壓以加速低能脈 沖帶電粒子束團(tuán)，所述脈沖高壓電源配置為： 在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)完全進(jìn)入所述高壓加速腔之前，使所述高壓加速腔處于地電 位； 在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)完全進(jìn)入所述高壓加速腔之后，向所述高壓加速腔施加脈沖 尚壓； 在低能脈沖帶電粒子束團(tuán)開始進(jìn)入所述出射電極之后，使所述高壓加速腔下降到地電 位。5. 如權(quán)利要求1所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征在于，所述探 測(cè)器包括輻射體，所述輻射體由氟化鉛晶體制成。6. 如權(quán)利要求5所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征在于，所述伽 馬射線束投射到所述氟化鉛晶體中后產(chǎn)生切倫科夫光，所述切倫科夫光作為所述光信號(hào)。7. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征 在于，所述示波器的采樣率為40G/s，頻寬為4GHz。8. 如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，其特征 在于，所述正電子束團(tuán)發(fā)生器包括RGM-I正電子源和APBS Trap束團(tuán)化系統(tǒng)。9. 一種正電子束團(tuán)在材料中湮沒分布的測(cè)量方法，所述測(cè)量方法由測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行，所 述測(cè)量系統(tǒng)包括伽馬射線發(fā)生器、探測(cè)器以及示波器，其特征在于，所述測(cè)量方法包括以下 步驟： 發(fā)生步驟，使用所述伽馬射線發(fā)生器產(chǎn)生伽馬射線束； 激發(fā)步驟，所述伽馬射線束打到材料中激發(fā)產(chǎn)生正電子束團(tuán)； 湮沒步驟，所述正電子束團(tuán)發(fā)生湮沒并發(fā)射出511Kev特征能量伽馬射線束； 信號(hào)處理步驟，將所述湮沒步驟中產(chǎn)生的所述伽馬射線束投射到探測(cè)器上，所述探測(cè) 器收集所述伽馬射線束并將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)； 記錄步驟，由示波器記錄并保存所述電信號(hào)隨時(shí)間變化關(guān)系； 多次測(cè)量步驟，調(diào)整所述伽馬射線發(fā)生器的能量，并重復(fù)所述發(fā)生步驟至所述記錄步 驟。10.-種測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于，所述測(cè)量系統(tǒng)包括正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器、探 測(cè)器以及示波器，所述正電子束團(tuán)發(fā)生器能夠產(chǎn)生低能脈沖正電子束團(tuán)；沿所述正電子束 團(tuán)發(fā)生器的發(fā)射方向，所述正電子束團(tuán)發(fā)生器、束團(tuán)加速器及探測(cè)器依次設(shè)置;所述束團(tuán)加 速器為所述正電子束團(tuán)提供能量;所述探測(cè)器接收所述正電子束團(tuán)湮沒后發(fā)射出的伽馬射 線束并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào);所述示波器與所述探測(cè)器電連接，以記錄所述探測(cè)器中的所述 電信號(hào)隨時(shí)間變化的關(guān)系。
【文檔編號(hào)】G01N23/207GK105911078SQ201610475028
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月24日
【發(fā)明人】況鵬, 曹興忠, 張鵬, 王寶義, 盧二陽(yáng), 李崇, 于潤(rùn)升, 章志明, 魏龍
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所