慢正电子束技术的应用与发展

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1、物理学进展990204物理学进展PROGESSINPHYSIGS1999年第19卷第3期　No.3Vol.191999慢正电子束技术的应用与发展韩荣典　叶邦角　翁惠民　周先意　范扬眉　杜江峰摘　要　本文介绍了慢正电子束技术和最新发展，慢正电子束作为探针的基本特性，以及在多种学科中的应用等。关键词　慢正电子束　表面　缺陷　寿命　S参数　界面APPLICATIONANDDEVELOPMENTOFSLOWPOSITRONTECHNIQUEHanRongdian1　YeBangjiao1　WengHuimin1ZhouXianyi1,2　FanYangmei1　DuJiangfeng1(1Depart

2、mentofModernPhysics,UniversityofScienceandTechnologyofChina,Hefei230026)(2InternationalMaterialPhysicsCenter,ChineseAcademyofScience,Shenyang110015)Abstract　Aslowpositrontechniqueanditsdevelopmenthavebeendescribedinthepaper.Thebasiccharacteristicsoftheslowpositrontechniqueanditsapplicationsinvarious

3、subjectshavebeendiscussedindetail.Keywords　Slowpositronbeam,Surface,Defect,Lifetime,Sparameter,Interface0　引　言　　21世纪科学的发展将是微观与宏观的相互渗透与密切结合，凝聚态物理、材料科学等的研究，将由现在的宏观统计方法(包括宏观量子统计)深入发展到物质的原子层次物性研究，微观粒子(颗粒、孔隙)的量子效应越来越显示出重要作用，这些研究将对物质科学、信息科学及计算机等学科的发展起到关键作用。　　由于上述课题涉及微观体系的多粒子问题，加之材料样品在制备过程中条件复杂，且难于精确控制，造成原子

4、所处环境多变，微结构复杂，使得所研究的问题变得复杂而困难，必须采用多种手段从各不同角度进行观测，再综合分析，才能获得满意的结果。探测微观信息的手段已有不少，例如各种电镜、光学显微镜、卢瑟福背散射、中子衍射、深能级瞬发谱、二次离子谱等，虽然各自给出了许多有价值的结果，但这些方法基本上不能给出原子尺度局域缺陷及微观物相变化的信息，也无法探测表面最外面几层原子的状况，并且多为破坏性测量或造成较大的辐照损伤。慢正电子束技术恰好弥补了这些手段的不足。图1表明了慢正电子谱学与其它方法之间的比较。万方数据file:///E

5、/qk/wlxjz/wlxj99/wlxj9903/990304.htm（第1／33

6、页）2010-3-2310:16:37物理学进展990204图1　正电子谱学与其他技术在研究材料中缺陷的比较　　正电子慢化技术是在1950年Madanski和Rasetti［1］提出的设想的基础上在1958年被Cherry［2］在实验上首次实现的，此后，许多科学家在提高慢化效率上取得了进展，七十年代末，Bell实验室的Mills等找到了一种高效的正电子慢化体［3］，正电子慢化技术才获得了突破性进展。目前主要的慢正电子束流装置有两大类：一类是基于放射性同位素的，如22Na，其束流强度通常很难超过106e+/s；另一类是基于加速器或反应堆的，通常流强可达107～1010e+/s，即所谓的强流慢正电

7、子束。　　由于慢正电子束技术对复杂材料的分析有明显的优越性，因此有着十分广泛的应用前景，并不断发展新技术和拓宽应用领域。正电子探针(尤其是慢正电子束流)不但在基础研究中发挥了巨大的作用，同时也在工业方面有着巨大的应用潜力，受到各国工业界的重视。1994年欧洲召开了一次物理学和工业界人士共同参加的正电子技术研讨会，美国、日本等发达国家的科学家和工业界巨头应邀出席了研讨会；同年在召开第十届国际正电子湮没会议(北京)前夕，日本邀请了95位做慢正电子研究工作的科学家和日本工业界人士，日本提供食宿和会场，进行四天自由讨论，可见各发达国家工业界对此课题极为重视。表1给出了欧洲各正电子研究组的技术和应用状况

8、。表1　欧洲各国的正电子研究组、技术和研究领域研究机构负责人使用的技术应用领域ViennaUniversityV.GrogerB　Lm　nTUGrazH.SormannTf　eRijksuniversiteitGhentD.SegersB　L　Dm　sAcad.OfSci.Sofiat.TroevB　L　A1m　e　fGenevaUniversityA.A.ManuelL　A2m　s　e　h　i