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1、正電子湮沒技術(shù)在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用唐海英(上海國際油漆有限公司,上海201206)[摘要]正電子湮沒技術(shù)(PAS)作為一種新型的探測手段,近年在研究高分子材料的自由體積等方面獲得了很大成功,在涂料領(lǐng)域γ射線多普勒增寬能譜被發(fā)現(xiàn)能夠很好地研究涂料的老化機理,通過調(diào)節(jié)入射正電子的能量還可以得到不同深度涂層的自由體積變化和老化程度,綜述了PAS技術(shù)在涂料中的應(yīng)用。[關(guān)鍵詞]正電子湮沒技術(shù);自由體積;涂料[中圖分類號]O657.91;TQ630.7[文獻標識碼]A[文章編號]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現(xiàn)象3,認為最長壽命成分來源于o2ps在自由體積孔洞中的碰撞湮沒,o2ps壽命長短與高分子材料中的平
4、均自由體積相關(guān)。通過很多學(xué)者的努力,現(xiàn)已建立起較為完善的描述正電子在高聚物中湮沒的自由體積模型,成為無損探測高聚物中10!以下自由體積特性的唯一靈敏方法4,5。眾所周知,高分子的眾多理論如著名的WLF理論均建立在自由體積理論的基礎(chǔ)上,因此正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)通過研究高分子中的自由體積特征和變化6～9,可以研究高分子的相轉(zhuǎn)變10～13、應(yīng)力影響14、結(jié)晶度15、輻照影響,介質(zhì)滲透行為16,17以及具有共聚、嵌段、共混互穿結(jié)構(gòu)的高分子組成的相容性18～20等。我國正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)的研究始于20世紀70年代后期,發(fā)展極其迅速,先后有百余個單位建立了正電子湮沒譜學(xué)儀,擁有令國外同行驚奇的世界上最龐大
5、的技術(shù)隊伍1,主要集中于金屬、半導(dǎo)體等領(lǐng)域。近些年以武漢大學(xué)等為代表的研究機構(gòu)開展了正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)對高分子材料的研究2,13,21～25,在高分子相轉(zhuǎn)變、共混、嵌段和互穿網(wǎng)絡(luò)的自由體積特征等方面的研究引起國外同行的關(guān)注。正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)對涂料的耐候老化性能、耐腐蝕、耐介質(zhì)性和機理等方面的研究在國外處于起步階段,而國內(nèi)還幾乎處于空白。0概述1930年狄拉克首次根據(jù)量子力學(xué)的基本原理預(yù)言了正電子作為電子的反物質(zhì)的存在,1932年安德遜在宇宙射線中首次發(fā)現(xiàn)正電子并因此而獲得了1936年的諾貝爾獎,奠定了正電子技術(shù)的基石1,2。正電子湮沒譜學(xué)(positronannihilationsepct
6、roscopy)是一門新型測試技術(shù),它通過探測正電子在材料中湮沒的特征,得到材料中電子動量密度分布的信息,從中獲得材料內(nèi)部的缺陷、空穴的數(shù)量、分布等信息。正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)最早主要應(yīng)用于金屬和半導(dǎo)體,研究這些材料中的晶體結(jié)構(gòu)、合金中的相變以及形變、疲勞、淬火、外應(yīng)力、摻雜等造成材料中的空位、錯位等缺陷。隨著技術(shù)進步和測試設(shè)備商品化、簡便化,正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)作為一種靈敏度很高的無損探測手段,獲得了很大發(fā)展。它對樣品的種類幾乎沒有限制,其研究已幾乎滲透到所有自然科學(xué)領(lǐng)域1。正電子湮沒譜學(xué)技術(shù)在高分子材料中的研究是近年的一個熱點,它提供了一種原子尺度的測試手段,目前的研究主要集中在高分子材料的自
7、由體積,1960年Brandt等人首先觀測到聚四氟乙稀(PTFE)中正電子湮沒譜最長壽命成分隨溫度升高而增加的1技術(shù)簡介正電子是電子的反粒子,與電子質(zhì)量相等電性相反。正電子[收稿日期]2003-04-178專論正電子湮沒技術(shù)在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用在物質(zhì)中遇上電子發(fā)生湮沒,產(chǎn)生1～3個γ光子,其中產(chǎn)生2個γ光子的幾率遠大于其他兩種情況,被稱為2γ湮沒。從入射源(通常采用β+放射源22Na)發(fā)射出的正電子能量很高,大約
