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正电子寿命分析技术是研究材料微观结构的有效手段,本文对国内外正电子湮没技术的发展作了简要的回顾,着重对正电子湮没寿命测量技术进行了研究。在此基础上,把两台不能正常工作、数据采集系统不同的正电子湮没寿命谱仪组装成一台并进行了调试。
本文工作中升级了寿命谱仪的数据采集系统,重新设定和检验了寿命谱仪的各组件,对组装后的谱仪进行了能量标定,结果为:起始道:E<,mV>=0.701KeV/mV,E<,mV>=1.079KeV/mV,终止道:E<,mV>=0.723KeV/mV,E<,mV>=1.095KeV/mV,采用动态法、百分比法和平均法分别进行能窗选择,比较了时间刻度的两种线路连接方式,在较好的连接方式下用延时箱法和光子飞行时间法分别进行时间刻度,在多道暂存器918MCB设置成2×4K道的情况下,得到最好的时间刻度结果为26.3ps/ch;测量不同能窗下谱仪的时间分辨率,其中动态法得到的<22>Na能窗(起始:491mV~1515mV,终止:210mV~470mV)下,<60>Co瞬发峰有252ps的分辨率,而且有200个计数/秒的<22>Na计数率,而同一能窗下这一谱仪在十年之前的分辨率为287~300ps;实验证明,调整后的谱仪长时间测量,稳定性较好,平均每改变1℃引起的峰位移动量为4.47ps/℃,满足资料中给出的不大于10ps/℃的要求,实验室环境温度从16℃上升到24℃,分辨率降低1.71ps,谱仪稳定系数较好;提出了一种正电子寿命谱仪分辨率理论预测的方法,分辨率理论估算值和实验测量值符合较好,证明了预测方法的可行性;介绍了系统时间分辨函数的确定方法,并在动态法能窗下,用<22>Na源测Fe样品的寿命谱,用Visual C++语言编写的数据转换程序获取数据,用国际上比较通用的POSITRONFIT程序进行三组分自由拟合,得到样品中Fe的正电子寿命为106ps,与相关参考文献所给值(107ps)相差lps;分析了测试过程中的背散射、脉冲迭加影响以及减小影响的方法,进而总结出能窗调试的规律。
研究结果表明:组装、调试并优化后的正电子湮没寿命测量系统性能稳定,测试效果良好,数据采集和处理更为简捷,各项指标均达到实验要求。