符合多普勒测量系统研制及应用研究

《符合多普勒测量系统研制及应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要符合多普勒测量(coincidenceDopplerbroadening，CDB)是正电子湮灭谱学新发展起来的实验方法之一，它大大减少系统的本底事件，并且使系统相对能量分辨提高了约40％，辅以较好的数据处理方法，有望达到一维角关联的分辨水平，而计数率却远远高于角关联。由于本底大大减少，材料中内层电子的多普勒展宽可以被观察到，内层电子在组成材料时几乎不受其它原子影响，因此CDB谱中可以反映出湮灭处的化学环境，从而达到”元素鉴别”的目的。本文详细介绍了中国科学技术大学数字化符合多普勒测量系统的研制，谱仪性能以及离线数据处理方法，

2、从理论和实验上研究了二十余种纯元素的CDB谱形，并进一步研究了几组合金，氧化物，半导体和纳米材料的CDB谱，主要工作描述如下：·数字化符合多普勒测量系统的研制。新研制的符合多普勒测量系统采用高速数据采集卡代替ADC、定时、多道、符合等电子学插件，提高了系统的可靠性和数据处理的灵活性。在线数据处理程序直接对采样波形进行处理，在几个Ⅳs的时间内完成定时、拟合峰幅度、堆积判选、数据存储等任务，并将测量的两维谱实时显示在计算机屏幕上。我们采用了恒比定时算法对采样信号定时，时间分辨达至UlOOns；根据主放信号左右不对称的特点，采用了三次

3、曲线拟合峰值，单道能谱的能量分辨与使用多道分析器(MCA)测量的结果相当；严格的堆积判选条件，有效的抑止了堆积对谱形的影响；我们将符合事件以数据列表的形式存储在硬盘上，可以监视测量过程中仪器性能的变化，并可以对测量谱进行重建。该谱仪在511keV峰区的有效符合计数率一般在80cps以上，和谱的相对能量分辨可达到0．18％。·编写离线数据处理程序。探测系统的数字化给我们提供了大量可供分析的信息，我们在离线数据处理程序中详细讨论了这些信息。我们利用蒙特卡罗方法模拟研究了探测器分辨对于CDB谱形的影响，提出了探测器分辨影响CDB谱形的

4、一般性规律，即，如果谱形中有比较窄或者说尖锐的峰，探测系统的分辨对测量结果影响很大，反之，如果谱形比较平坦，只有很宽的峰，则探测系统对测量结果的影响很小：在本底事件处理上，利用康普顿散射沿研究了两维阶梯型本底函数的形式，并提出了减除偶然符合本底的一般性的方法；最后，利用模拟谱讨论了约束条件对广义最小=乘法退卷积的影响。II中国科学技术大学博士学位论文¨T·理论和实验上研究了二f余种纯元素的CDB谱。采用简单的原了叠加模型计算了这些纯元素的CDB谱，使用态相关的增强因子，分别计算各个壳层电了的动量密度分布，讨论了在不同的动量范围，

5、占主导地位的壳层电子。计算结果表明，在【(O一10)×10。1moc的低动量区，一般以最外层和次外层电子湮灭为主，在[00一35)×10-3]moc的高动量区，一般以内层电子湮灭为主，特别是对于过渡元素，在f(10—35)×lO_3imoc的动量范围内，以d电子的湮灭为主。这些结果充分表明，CDB谱反映了湮灭元素的电子结构，具有“元素”特性。我们在实验上测量了这些元素的CDB谱，并与理论计算的结果做比较，发现理论和实验结果符合的非常好。·符合多普勒测量方法研究合金、氧化物、半导体以及纳米材料。研究了铝镁合金和不锈钢材料，将合金的

6、CDB谱分解为各组分CDB谱的加权组合，发现拟合的权重与实际合金中各组分比例相差甚远，这些差别反映了各维分正电子亲台势的影响：研究了A120s、MgO、MgAl204和不同Sr含量的Lal--xSr．Mn03的CDB谱，发现尽管这些样品结构和组分差别很大，它们的CDB谱却有相同的特征，即存在“氧峰”，这说明，氧或者氧与缺陷的复合体是这些材料中最重要的正电子捕获中心：研究了未掺杂和Zn掺杂的GaSb样品的退火行为，400。C退火基本上可以消除未掺杂GaSb中的V白缺陷，而Zn掺杂的GaSb样品引入了VG。一Zn的复合体缺陷，400

7、oC退火无法消除这种缺陷：研究了不l司管径的碳纳米管，发现了正电子在碳纳米管外表面湮灭的实验证据；研究了不同含量Mn掺杂的m02纳米晶，发现在2％的Mn掺杂时，寿命谱和s参数上都存在突变点，这与荧光谱的结果一致，这种突变可能与纳米晶表面的缺陷态有关。关键词：正电子湮灭，符合多普勒测量，元素鉴别，缺陷AbstractCDB(coincidenceDopplerbroadening)isoneofthenewexperimentaltechnicsofPAs(positronannihilationspectroscopy)．Itr

8、educedthebackgroundeventsandimprovedtherel—ativeenergyresolutionby40％．Withcarefuldataanalysismethods，CDBhopetohavethesimilarenergyr