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1、正电子湮没技术在涂料领域的应用唐海英(上海国际油漆有限公司,上海201206)[摘要]正电子湮没技术(PAS)作为一种新型的探测手段,近年在研究高分子材料的自由体积等方面获得了很大成功,在涂料领域γ射线多普勒增宽能谱被发现能够很好地研究涂料的老化机理,通过调节入射正电子的能量还可以得到不同深度涂层的自由体积变化和老化程度,综述了PAS技术在涂料中的应用。[关键词]正电子湮没技术;自由体积;涂料[中图分类号]O657.91;TQ630.7[文献标识码]A[文章编号]1001-1560(2003)09-0008-04ApplicationofPositronAnnihilationSpectro
2、scopyinCoatingsTANGHai2ying(ShanghaiInternationalPaintCo.Ltd,Shanghai201206,China)Abstract:Asanewdetectionmethod,positronannihilationspectroscopy(PAS)wassuccessfullyusedtostudythefreevolumeofpolymerrecently.TheDoppler2broadenedspectroscopy(DPS)wasfoundusefullytoinvestigatetheagingmechanismofcoating
3、s.Thechangeoffreevolumeandagingdegreeofcoatingsinvariousdepthscouldbeob2tainedbyadjustingtheenergyofincomingpositron.Theapplicationofpositronannihilationlifetime(PAL)incoatingswasreviewed.Keywords:positronannihilationspectroscopy;freevolume;coatings现象3,认为最长寿命成分来源于o2ps在自由体积孔洞中的碰撞湮没,o2ps寿命长短与高分子材料中的平
4、均自由体积相关。通过很多学者的努力,现已建立起较为完善的描述正电子在高聚物中湮没的自由体积模型,成为无损探测高聚物中10!以下自由体积特性的唯一灵敏方法4,5。众所周知,高分子的众多理论如著名的WLF理论均建立在自由体积理论的基础上,因此正电子湮没谱学技术通过研究高分子中的自由体积特征和变化6～9,可以研究高分子的相转变10～13、应力影响14、结晶度15、辐照影响,介质渗透行为16,17以及具有共聚、嵌段、共混互穿结构的高分子组成的相容性18～20等。我国正电子湮没谱学技术的研究始于20世纪70年代后期,发展极其迅速,先后有百余个单位建立了正电子湮没谱学仪,拥有令国外同行惊奇的世界上最庞大
5、的技术队伍1,主要集中于金属、半导体等领域。近些年以武汉大学等为代表的研究机构开展了正电子湮没谱学技术对高分子材料的研究2,13,21～25,在高分子相转变、共混、嵌段和互穿网络的自由体积特征等方面的研究引起国外同行的关注。正电子湮没谱学技术对涂料的耐候老化性能、耐腐蚀、耐介质性和机理等方面的研究在国外处于起步阶段,而国内还几乎处于空白。0概述1930年狄拉克首次根据量子力学的基本原理预言了正电子作为电子的反物质的存在,1932年安德逊在宇宙射线中首次发现正电子并因此而获得了1936年的诺贝尔奖,奠定了正电子技术的基石1,2。正电子湮没谱学(positronannihilationsepct
6、roscopy)是一门新型测试技术,它通过探测正电子在材料中湮没的特征,得到材料中电子动量密度分布的信息,从中获得材料内部的缺陷、空穴的数量、分布等信息。正电子湮没谱学技术最早主要应用于金属和半导体,研究这些材料中的晶体结构、合金中的相变以及形变、疲劳、淬火、外应力、掺杂等造成材料中的空位、错位等缺陷。随着技术进步和测试设备商品化、简便化,正电子湮没谱学技术作为一种灵敏度很高的无损探测手段,获得了很大发展。它对样品的种类几乎没有限制,其研究已几乎渗透到所有自然科学领域1。正电子湮没谱学技术在高分子材料中的研究是近年的一个热点,它提供了一种原子尺度的测试手段,目前的研究主要集中在高分子材料的自
7、由体积,1960年Brandt等人首先观测到聚四氟乙稀(PTFE)中正电子湮没谱最长寿命成分随温度升高而增加的1技术简介正电子是电子的反粒子,与电子质量相等电性相反。正电子[收稿日期]2003-04-178专论正电子湮没技术在涂料领域的应用在物质中遇上电子发生湮没,产生1～3个γ光子,其中产生2个γ光子的几率远大于其他两种情况,被称为2γ湮没。从入射源(通常采用β+放射源22Na)发射出的正电子能量很高,大约
