一种新的灵敏核探针——慢正电子束流装置

简要介绍了广泛应用于表面科学的灵敏核探针——慢正电子束设备的原理、构造和应用 ,阐述了北京慢正电子束流装置的设计原理和性能 ,讨论了北京慢正电子束流装置今后的研究前景 .

脉冲慢正电子束流的检测

本工作设计了一种通过测量脉冲慢正电子湮没辐射在闪烁探测器的积分效应进行测量和标定脉冲正电子束流强度的方法。通过对探测器的刻度,定量测量了北京慢正电子强束流项目中慢正电子束流的流强和能谱发布,为脉冲正电子束流的直流化设计提供了依据。

慢正电子束流技术在金属/合金微观缺陷研究中的应用

正电子湮没谱学技术是研究材料微观结构非常有效的一种核谱学分析方法,主要用于获取材料内部微观结构的分布信息,特别是微观缺陷结构及其特性等传统表征方法难以获取的微观结构信息.近年来,在慢正电子束流技术快速发展的基础上,正电子湮没谱学技术在薄膜材料表面和界面微观结构的研究中得到了广泛应用.特别是该技术对空位型缺陷的高灵敏表征能力,使其在金属/合金材料表面微观缺陷的形成机理、缺陷结构特性及其演化行为等研究方面具有独特的优势.针对材料内部微观缺陷的形成、演化机理以及缺陷特性的研究,如缺陷的微观结构、化学环境、电子密度和动量分布等,正电子湮没谱学测量方法和表征分析技术已经发展成熟.而能量连续可调的低能正电子束流,进一步实现了薄膜材料表面微观结构深度分布信息的实验表征.本文综述了慢正电子束流技术应用研究的最新进展,主要围绕北京慢正电子束流装置在金属/合金材料微观缺陷的研究中对微观缺陷特性的表征和表面微观缺陷演化行为的应用研究成果展开论述.

“预聚束器-斩波器”结构对慢正电子束流束团化的影响模拟

慢正电子湮没寿命谱测量是一种灵敏度高且可以无损探测材料微观缺陷的重要分析方法,束流束团化系统是实现该技术的核心部件,主要用来产生满足寿命测量时间分辨的束团并提供正电子产生的时间信号。本文选用Parmela程序,基于“预聚束器-斩波器”束团化系统,模拟计算了不同束流参数对150 ps(半高宽)束团化结果的影响并与“斩波器-预聚束器”束团化系统的计算结果做了对比,结果表明:提高束流能量、降低束流能散以及缩小束斑尺寸有利于提高束团化效率。数据显示:当束流能量≥500 eV、能散≤5 eV、束斑≤12 mm,“预聚束-斩波器”束团化系统的正电子利用率≥20%、聚束效率≥85%;且在相同束流参数下,“预聚束器-斩波器”束团化系统的正电子利用率要优于“斩波器-预聚束器”。

^(22)Na放射源慢正电子束流插入装置的研制

北京慢正电子强束流是利用北京正负电子对撞机电子直线加速器电子打靶产生的高强度低能单色正电子束流．为了提高强束流的机时利用效率和节省强束流用于新建实验站的调试机时,设计了一套基于22Na放射源的慢正电子束流装置插入到强束流输运线上．22Na放射源慢正电子束流插入装置主要包括22Na放射源及慢化体、E×B能量选择器、多级静电加速管、磁场输运系统、真空系统、高压绝缘和辐射防护措施等．

脉冲慢正电子束流的直流化装置

在基于加速器的北京慢正电子强束流装置上,用Penning-Trap技术实现了脉冲慢正电子束流的存储和直流化．实验表明,系统的真空度对正电子的存储效率有严重影响,脉冲正电子的释放方式决定了直流化后束流的能量分散;改变释放级信号波形以及释放方式可以得到能量分散小于1eV的准直流化慢正电子束流．

“慢正电子束流研究平台的研制和应用”获2005年度北京市科学技术一等奖

由国家自然科学基金资助的项目“慢正电子束流研究平台的研制和应用”获得2005年度北京市科学技术奖一等奖。

基于LINAC慢正电子源的EGS4模拟

介绍基于BEPCLINAC和BFELLINAC（北京正负电子对撞机和北京自由电子激光装置电子直线加速器）慢正电子束设备中正电子源部分的Monte－Carlo模拟过程。结果表明，从Ta靶出射的快正电子产额在BEPCLINAC和BFELMNAC运行于兼容模式时分别为184×1010/s和3．9×1011/s。若慢化体慢化效率在10-4量级，基于BEPCLINAC和BFELLINAC慢正电子束的慢正电子产额分别为106－107/s和107－108/s。

研究堆慢正电子源构建中的关键机理问题

研究堆慢正电子源是获得高强度慢正电子束流的有效方式,国际上己建成多座装置并获得广泛应用.与常规同位素慢正电子源相比,研究堆慢正电子源的物理过程复杂,影响末端束流强度的因素众多,对其进行深入研究与合理建模是未来在中国绵阳研究堆(CMRR)上构建慢正电子源的基础.本文厘清了研究堆慢正电子产生的关键过程与物理机理,建立了预测末端正电子束流强度的理论模型,找到了影响其末端强度的主要物理量:快正电子体产生率、慢化体有效表面积、慢化体扩散距离、慢正电子从表面被提取到靶环末端的效率、及束流系统提取效率.用多种实验结果对模型进行校验,包括多个同位素慢正电子源的效率测量值,以及PULSTAR研究堆慢正电子源测量结果,充分验证了模型正确性.根据模型对各物理量的影响因素进行了分析,找到了需着重关注的影响因素,对未来源/靶结构的设计给出建议.

SiO_x薄膜微结构的正电子谱学研究

实验中选择Si（N型，（100面），3～5Ω·cm）作为薄膜样品的基底，利用射频溅射方法制备低介电常数非晶SiOx（x〈2）薄膜，并通过真空退火来改变其缺陷态．正电子湮没多普勒展宽能谱（DBS）测量在慢正电子束流装置上进行．正电子湮没结果显示随退火温度增加，SiOx薄膜中有纳米晶硅生成，使正电子的捕获缺陷减少，从而使S参数呈下降趋势．

北京慢正电子强束流运行性能测试

慢正电子强束流采用高能脉冲电子束流轰击金属钽靶,以产生正负电子对的方式提供正电子,作为慢正电子束流方法学研究和薄膜材料缺陷研究的束流基础．本文是在该装置实现运行后,对慢正电子束流的强度、能散、形貌等运行性能的测试工作的介绍,以及慢正电子湮没多普勒测量系统的调试和标准样品的测量结果．

低能单色正电子束装置的原理、研制及应用

简要介绍了一种新的灵敏核探针———低能单色正电子（慢正电子）束流装置的原理及应用。

正电子湮没多普勒谱中的3γ/2γ分析

在慢正电子束研究表面的实验中,一般仍使用高纯Geγ谱仪测量正电子湮没多普勒展宽能谱, 对能谱的分析采用线形参数S,W,这些参数提供的信息有限．例如,当电子与正电子在材料中形成电 子偶素时,简单的线形参数非但不能表征它们,反而因它们的存在使得分析变得复杂．本工作在对多普 勒展宽能谱进行数据处理的过程中,引入正态电子偶素自衰变强度I3γ参数,建立了从能谱中获得I3γ 参数值的方法。以标准样品为基准,选用Ag盖帽的气凝硅胶进行I3γ参数计算,工作表明新参数对研究 介孔材料及纳米薄膜能提供更丰富的信息．

Slow Positron Beam Research Platform

A NSFC supported project - 'Slow positron beam (SPB) research platform and its applications' achieved the 1st class Science and Technology Award of Beijing Municipality.