[發明專利]一種基于超強激光的單發gamma誘導正電子湮滅壽命譜系統

在審

• 申請號: 202110180792.5
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN113008922A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 閆永宏;于明海;王少義;譚放;楊月;張曉輝;朱斌;吳玉遲;粟敬欽;周維民;谷渝秋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01N23/22
• 分類號: G01N23/22;G01T1/36
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 王育信

本發明公開了一種基于超強激光的單發gamma誘導正電子湮滅壽命譜系統，主要解決正電子湮滅壽命譜系統無法實現單發測譜的問題。該壽命譜系統包括激光gamma源，設置于激光gamma源后方用于對gamma源進行準直具有準直孔的準置屏蔽體，放置于準直屏蔽體后方的待測樣品，以及設置于待測樣品一側且避開激光gamma源的壽命譜探測系統；所述壽命譜探測系統包括切倫科夫輻射體，設置于切倫科夫輻射體一側用于可見光垂直反射的離軸橢圓形反射鏡，以及用于接收離軸橢圓形反射鏡反射的可見光的光電倍增管。本發明的壽命譜系統基于現有的激光尾場gamma源，可以實現gamma誘導正電子湮滅壽命譜的單發測譜。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，具體地說，是涉及一種基于超強激光的單發gamma誘導正電子湮滅壽命譜系統。

背景技術

自20世紀30年代正電子被預言和發現以來，有關正電子的基礎及應用研究已得到了廣泛的發展，如正電子湮滅技術已成功應用于材料缺陷和相變研究。目前，常用的正電子湮滅技術為湮滅壽命譜、2γ角關聯和γ射線多普勒展寬。80年代起又出現了應用于材料表面特性研究的慢正電子束技術。此外許多新的方法如壽命-動量關聯(AMOC)、低能正電子衍射、正電子顯微鏡、正電子引發俄歇電子技術、醫用正電子發射斷層掃描技術(PET)等也在日益發展。正電子湮滅技術與其他顯微技術及射線檢測技術相比，能夠探測原子尺度的微結構變化，另外可反映出介質中缺陷濃度極小時的物理化學信息。正電子湮滅技術由于對樣品材料的種類以及樣品的溫度幾乎沒有限制，且室溫下的正電子湮滅技術樣品制備簡便易行，儀器操作簡單，使其成為目前使用最為廣泛的材料缺陷檢測手段之一。在正電子湮滅技術中，壽命譜技術由于可獲得材料中的缺陷類型以及缺陷濃度，成為幾種湮滅技術中最常采用的技術。

目前，實驗室通常用放射性同位素²²Na的β+衰變放出的正電子作為研究用正電子源，但其產生的正電子能量較低(小于1MeV)，無法滿足大塊樣品的檢測需求。為了應對大塊樣品的檢測需要，研究人員采用電子直線加速器產生的gamma射線進行正電子湮滅測量，其基本原理就是將直接將高能gamma射線注入到樣品中，通過電子對效應在樣品中產生正電子，而這些正電子進一步在樣品中發生湮滅，測量湮滅光子的特性進而獲得樣品中的缺陷信息，這就是所謂的gamma誘導正電子湮滅譜學(GiPS)。目前基于電子直線加速器報道的GiPS結果多是采用連續采集模式，即探測器處理在其響應時間內只處理一個湮滅事件，通過加速器持續工作，累計測量湮滅事件獲得湮滅壽命譜，但該方法無法對一些動態過程(μs或者ms尺度變化)的缺陷進行檢測，即無法實現單發測譜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于超強激光的單發gamma誘導正電子湮滅壽命譜系統，主要解決正電子湮滅壽命譜系統無法實現單發測譜的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種基于超強激光的單發gamma誘導正電子湮滅壽命譜系統，包括激光gamma源，設置于激光gamma源后方用于對gamma源進行準直具有準直孔的準置屏蔽體，放置于準直屏蔽體后方的待測樣品，以及設置于待測樣品一側且避開激光gamma源的壽命譜探測系統；所述壽命譜探測系統包括切倫科夫輻射體，設置于切倫科夫輻射體一側用于可見光垂直反射的離軸橢圓形反射鏡，以及用于接收離軸橢圓形反射鏡反射的可見光的光電倍增管。

進一步地，所述激光gamma源包括激光束，設置于激光束后方用于與激光相互作用加速產生高能電子束的噴氣靶，以及設置于噴氣靶后方的轉換靶。

作為優選，所述轉換靶的厚度為5～10mm。

作為優選，所述切倫科夫輻射體為PbF₂晶體。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：