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《符合多普勒測量系統(tǒng)研制及應(yīng)用研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、摘要符合多普勒測量(coincidenceDopplerbroadening，CDB)是正電子湮滅譜學(xué)新發(fā)展起來的實驗方法之一，它大大減少系統(tǒng)的本底事件，并且使系統(tǒng)相對能量分辨提高了約40％，輔以較好的數(shù)據(jù)處理方法，有望達(dá)到一維角關(guān)聯(lián)的分辨水平，而計數(shù)率卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于角關(guān)聯(lián)。由于本底大大減少，材料中內(nèi)層電子的多普勒展寬可以被觀察到，內(nèi)層電子在組成材料時幾乎不受其它原子影響，因此CDB譜中可以反映出湮滅處的化學(xué)環(huán)境，從而達(dá)到”元素鑒別”的目的。本文詳細(xì)介紹了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)數(shù)字化符合多普勒測量系統(tǒng)的研制，譜儀性能以及離線數(shù)據(jù)處理方法，
2、從理論和實驗上研究了二十余種純元素的CDB譜形，并進(jìn)一步研究了幾組合金，氧化物，半導(dǎo)體和納米材料的CDB譜，主要工作描述如下：·數(shù)字化符合多普勒測量系統(tǒng)的研制。新研制的符合多普勒測量系統(tǒng)采用高速數(shù)據(jù)采集卡代替ADC、定時、多道、符合等電子學(xué)插件，提高了系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)處理的靈活性。在線數(shù)據(jù)處理程序直接對采樣波形進(jìn)行處理，在幾個Ⅳs的時間內(nèi)完成定時、擬合峰幅度、堆積判選、數(shù)據(jù)存儲等任務(wù)，并將測量的兩維譜實時顯示在計算機(jī)屏幕上。我們采用了恒比定時算法對采樣信號定時，時間分辨達(dá)至UlOOns；根據(jù)主放信號左右不對稱的特點，采用了三次
3、曲線擬合峰值，單道能譜的能量分辨與使用多道分析器(MCA)測量的結(jié)果相當(dāng)；嚴(yán)格的堆積判選條件，有效的抑止了堆積對譜形的影響；我們將符合事件以數(shù)據(jù)列表的形式存儲在硬盤上，可以監(jiān)視測量過程中儀器性能的變化，并可以對測量譜進(jìn)行重建。該譜儀在511keV峰區(qū)的有效符合計數(shù)率一般在80cps以上，和譜的相對能量分辨可達(dá)到0．18％?！ぞ帉戨x線數(shù)據(jù)處理程序。探測系統(tǒng)的數(shù)字化給我們提供了大量可供分析的信息，我們在離線數(shù)據(jù)處理程序中詳細(xì)討論了這些信息。我們利用蒙特卡羅方法模擬研究了探測器分辨對于CDB譜形的影響，提出了探測器分辨影響CDB譜形的
4、一般性規(guī)律，即，如果譜形中有比較窄或者說尖銳的峰，探測系統(tǒng)的分辨對測量結(jié)果影響很大，反之，如果譜形比較平坦，只有很寬的峰，則探測系統(tǒng)對測量結(jié)果的影響很?。涸诒镜资录幚砩?，利用康普頓散射沿研究了兩維階梯型本底函數(shù)的形式，并提出了減除偶然符合本底的一般性的方法；最后，利用模擬譜討論了約束條件對廣義最小=乘法退卷積的影響。II中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士學(xué)位論文¨T·理論和實驗上研究了二f余種純元素的CDB譜。采用簡單的原了疊加模型計算了這些純元素的CDB譜，使用態(tài)相關(guān)的增強(qiáng)因子，分別計算各個殼層電了的動量密度分布，討論了在不同的動量范圍，
5、占主導(dǎo)地位的殼層電子。計算結(jié)果表明，在【(O一10)×10。1moc的低動量區(qū)，一般以最外層和次外層電子湮滅為主，在[00一35)×10-3]moc的高動量區(qū)，一般以內(nèi)層電子湮滅為主，特別是對于過渡元素，在f(10—35)×lO_3imoc的動量范圍內(nèi)，以d電子的湮滅為主。這些結(jié)果充分表明，CDB譜反映了湮滅元素的電子結(jié)構(gòu)，具有“元素”特性。我們在實驗上測量了這些元素的CDB譜，并與理論計算的結(jié)果做比較，發(fā)現(xiàn)理論和實驗結(jié)果符合的非常好?！し隙嗥绽諟y量方法研究合金、氧化物、半導(dǎo)體以及納米材料。研究了鋁鎂合金和不銹鋼材料，將合金的
6、CDB譜分解為各組分CDB譜的加權(quán)組合，發(fā)現(xiàn)擬合的權(quán)重與實際合金中各組分比例相差甚遠(yuǎn)，這些差別反映了各維分正電子親臺勢的影響：研究了A120s、MgO、MgAl204和不同Sr含量的Lal--xSr．Mn03的CDB譜，發(fā)現(xiàn)盡管這些樣品結(jié)構(gòu)和組分差別很大，它們的CDB譜卻有相同的特征，即存在“氧峰”，這說明，氧或者氧與缺陷的復(fù)合體是這些材料中最重要的正電子捕獲中心：研究了未摻雜和Zn摻雜的GaSb樣品的退火行為，400。C退火基本上可以消除未摻雜GaSb中的V白缺陷，而Zn摻雜的GaSb樣品引入了VG。一Zn的復(fù)合體缺陷，400
7、oC退火無法消除這種缺陷：研究了不l司管徑的碳納米管，發(fā)現(xiàn)了正電子在碳納米管外表面湮滅的實驗證據(jù)；研究了不同含量Mn摻雜的m02納米晶，發(fā)現(xiàn)在2％的Mn摻雜時，壽命譜和s參數(shù)上都存在突變點，這與熒光譜的結(jié)果一致，這種突變可能與納米晶表面的缺陷態(tài)有關(guān)。關(guān)鍵詞：正電子湮滅，符合多普勒測量，元素鑒別，缺陷AbstractCDB(coincidenceDopplerbroadening)isoneofthenewexperimentaltechnicsofPAs(positronannihilationspectroscopy)．Itr
8、educedthebackgroundeventsandimprovedtherel—ativeenergyresolutionby40％．Withcarefuldataanalysismethods，CDBhopetohavethesimilarenergyr
