[發明專利]正電子湮沒壽命譜測量方法及系統

有效

• 申請號: 201710448229.5
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107272047B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 韓振杰;況鵬;劉福雁;王寶義;張鵬;王英杰;曹興忠
• 申請（專利權）人: 中國科學院高能物理研究所
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36;G01N23/00
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 王輝;闞梓瑄

本公開是關于一種正電子湮沒壽命譜測量方法及系統，該方法通過判斷基于設置在待測樣品同側的兩個探測器探測正電子而生成的第一脈沖信號和第二脈沖信號是否滿足預設條件，并在滿足該預設條件時對第一脈沖信號和第二脈沖信號進行幅值分析、時間差計算等數學運算處理，以得到正電子湮沒壽命譜。借助于預設條件的判斷過程，可以充分利用探測器探測到的有效事件數，提高了探測效率，減少了正電子壽命譜的采集時間。

技術領域

本公開涉及核譜學和核探測技術領域，具體而言，涉及一種正電子湮沒壽命譜測量方法及正電子湮沒壽命譜測量系統。

背景技術

正電子壽命是指從正電子產生到正電子與電子發生湮沒所經歷的時間，其大小與物質中電子的密度分布有著直接聯系。當物質中有缺陷產生時，正電子在缺陷處的湮沒壽命明顯比在正常結構中的湮沒壽命長，并且缺陷越大正電子壽命越長，因此，正電子壽命可以直接反映出物質中的微結構信息，尤其對物質中的缺陷敏感。通過正電子壽命譜測量，能夠獲知物質中缺陷的種類、尺寸等信息，另外，還能反映出缺陷的分布情況等。目前，正電子壽命譜測量作為一種無損且具有特殊優勢的表征手段，在材料科學研究領域中得到了廣泛的應用。

在常規的正電子壽命譜測量中，通常以康普頓(Kapton)膜密封的²²Na作為正電子放射源，兩片相同的待測樣品放置于該正電子放射源兩側形成類似“三明治”的結構，以保證正電子幾乎全部在待測樣品中湮沒。²²Na在放出正電子的同時會伴隨放射出能量約為1.28MeV的伽馬光子，將該伽馬光子作為正電子的壽命起始信號，將正電子與電子湮沒后同時產生的兩個能量約0.511MeV的伽馬光子信號的任意一個作為終止信號，計算起始信號與終止信號的時間差即可得到正電子的壽命值，對壽命值進行統計即可得到壽命譜。

如圖1所示，正電子壽命譜儀通常使用兩個BaF₂探測器分別作為起始探頭和終止探頭，經過恒比定時微分甄別器(CFDD)的能量閾值選擇及恒比定時分別輸出1.29MeV伽馬光子的時間信號和0.511MeV伽馬光子的時間信號，兩信號的時間差(其中，終止信號延時輸出)經過時幅轉換器(TAC)轉換為幅值進入多道分析器(MCA)，利用終端(PC)上對應的數據收集軟件進行采譜即可得到正電子湮沒壽命圖。

然而，在常規的正電子壽命譜測量方法中，一個探測器既可以探測到放射源發射的1.28MeV的伽馬光子，又可以探測到正電子湮沒產生的0.511MeV的伽馬光子。因此，兩個探測器可能出現對同一信號重復探測的問題，探測到有效正電子湮沒事件的計數率較低。

需要說明的是，在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。

發明內容

本公開的目的在于提供一種正電子湮沒壽命譜測量方法及正電子湮沒壽命譜測量系統，進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的一個或者多個問題。

根據本公開的一個方面，提供一種正電子湮沒壽命譜測量方法，包括：

接收由第一探測器探測第一伽馬光子而生成的第一探測信號和由第二探測器探測第二伽馬光子而生成的第二探測信號，并生成與所述第一探測信號對應的第一脈沖信號和與第二探測信號對應的第二脈沖信號；

判斷所述第一脈沖信號與所述第二脈沖信號是否滿足預設條件，并在判斷出所述第一脈沖信號與所述第二脈沖信號滿足所述預設條件時，計算所述第二脈沖信號減去所述第一脈沖信號的時間差；

判斷所述第一脈沖信號的幅值是否為第一幅值以得到判斷結果，根據所述判斷結果并結合所述時間差和一預設偏移量獲得統計圖譜；其中，所述統計圖譜包含正向部分和負向部分；以及

將所述統計圖譜發送至圖譜處理單元，通過所述圖譜處理單元將所述統計圖譜的負向部分對稱反轉，并將對稱反轉后的結果與所述統計圖譜的正向部分疊加，以得到正電子湮沒壽命譜。