用于正電子湮沒壽命譜測量的方法、系統以及閃爍探測器技術方案

本申請公開一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法、系統以及閃爍探測器。用于正電子湮沒壽命譜測量的方法包括：正電子脈沖束團到達所述待測樣品的時刻記錄為第一時間；通過位置將所述正電子脈沖束團在所述待測樣品中湮沒產生的多個伽馬光子信號區分開，并收集所述多個伽馬光子信號，將收集到所述多個伽馬光子信號的時刻記錄為多個第二時間；對所述多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差；以及對所述多個第一時間差進行統計，得到正電子湮沒壽命譜。本申請的方法，能夠同時測量多個正電子湮沒產生的伽馬光子的時間分布，提高測量效率。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及核譜學和核探測
，具體而言，涉及一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法、系統以及閃爍探測器。
技術介紹
放射源發出的正電子射入待測樣品中，經熱化擴散后與待測樣品中的電子發生湮沒，發射出伽馬光子，伽馬光子的產生時間及其攜帶的動量和能量信息，分別對應著正電子在材料中的壽命，與之湮沒的電子動量和能量分布信息，這些信息可以反映出待測樣品材料的微觀結構。正電子在固體樣品中存在的時間即正電子湮沒壽命，和待測樣品中電子密度成反比，所以可以利用正電子的壽命來反應待測樣品中的電子密度。在固體待測樣品中微觀缺陷處由于其電子密度下降，正電子在缺陷處的湮沒時間就會增加，不同的缺陷結構，正電子在其中的湮沒時間不同，而且缺陷濃度越大，正電子在缺陷處湮沒的幾率越大，從而可以推導出待測樣品微觀缺陷的尺寸和濃度。然而，由于正電子在待測樣品中湮沒的位置具有隨機性，所以，僅僅少數的幾個正電子湮沒的時間，是沒有辦法真實的反映出待測樣件的微觀信息，一般情況下，需要對大量的正電子湮沒時間的測量得到統計數據，生成正電子湮沒壽命譜。目前正電子湮沒壽命譜的測量方法為將正電子逐一注入待測樣品中，每次注入正電子即可以測量到一個正電子湮沒事件，并記錄下正電子湮沒的時間。通過長時間、大量正電子湮沒事件的累計測量獲得正電子湮沒的統計特征信息，從而生成正電子湮沒壽命譜，進而獲得待測樣件的微觀特征。由于數據統計計數的要求，常規正電子湮沒技術的測量系統，要達到滿足正電子湮沒壽命譜的統計計數要求的測量時間大約需要數小時。正電子可以通過現有技術的手段，累積成電子束團，電子束團包含的正電子數為的量級為105。但是，在傳統的正電子湮沒壽命譜的測量中，由于探測器的堆積效應，又由于正電子在待測樣品中發生湮沒的時間很短，大量的正電子幾乎同時進行湮沒，一個正電子脈沖湮沒后產生的大量的伽馬光子信號(量級為105)，探測器無法同時分辨如此多的伽馬光子信號。探測器會將每個正電子脈沖束團中所有的湮沒伽馬光子信號疊加作為一個信號進行處理，而且一般情況這種處理方式下會導致探測器堆積飽和而無法工作。因此，需要一種新的用于正電子湮沒壽命譜測量的方法、系統及閃爍探測器。在所述
技術介紹
部分公開的上述信息僅用于加強對本專利技術的背景的理解，因此它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。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法、系統以及閃爍探測器，能夠同時測量多個正電子湮沒產生的伽馬光子的時間分布，提高測量效率。本專利技術的其他特性和優點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本專利技術的實踐而習得。根據本專利技術的一方面，提供一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法，包括：將正電子脈沖束團到達待測樣品的時間記錄為第一時間；通過位置將正電子脈沖束團在待測樣品中湮沒產生的多個伽馬光子信號區分開，并收集多個伽馬光子信號，將收集到多個伽馬光子信號的時間記錄為多個第二時間；對多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差；以及對多個第一時間差進行統計，得到正電子湮沒壽命譜。在本公開的一種示例性實施例中，還包括：正電子脈沖束團發出時產生第一信號，第一信號作為收集多個伽馬光子信號的觸發信號。在本公開的一種示例性實施例中，對多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差，包括：從多個第二時間去除第一時間帶來的固定時間差。根據本專利技術的一方面，提供一種用于正電子湮沒壽命譜測量的系統，包括：位置靈敏型閃爍探測器，用于同時收集多個伽馬光子并相應產生多個光子信號；以及信號處理系統，用于對多個光子信號進行處理，以得到正電子湮沒壽命譜。。在本公開的一種示例性實施例中，還包括：正電子脈沖束團發生器，用于產生正電子脈沖束團，并在正電子脈沖束團產生時同時產生第一時間信號。在本公開的一種示例性實施例中，信號處理系統包括：多通道光子信號處理系統，用于對多個伽馬光子信號進行處理以產生多個第二時間信號；以及符合系統，用于接收第一時間信號作為觸發信號以及通過觸發信號控制信號處理系統對多個光子信號進行處理。在本公開的一種示例性實施例中，位置靈敏型閃爍探測器為半球面的結構，包括：不少于N個探測單元，其中N為正電子脈沖束團發生器每次產生的正電子脈沖束團中的正電子數量。在本公開的一種示例性實施例中，位置靈敏型閃爍探測器球面的結構的半徑為R：R=S·N4π,]]>其中，S為每個探測單元的表面積，N為正電子脈沖束團發生器每次產生的正電子脈沖束團中的正電子數量。在本公開的一種示例性實施例中，正電子團發生器包括：正電子脈沖束團發生器包括：正電子存貯脈沖束流型發生器、對正電子存貯脈沖束流再聚束型發生器、以及強激光誘發正電子脈沖束流型發生器。根據本專利技術的一方面，提供一種閃爍探測器，閃爍探測器為半球面的結構，包括：不少于N個探測單元，其中N為正電子脈沖束團發生器每次產生的正電子脈沖束團中的正電子數量。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性的，并不能限制本專利技術。附圖說明通過參照附圖詳細描述其示例實施例，本專利技術的上述和其它目標、特征及優點將變得更加顯而易見。圖1是根據一示例性實施例示出的用于正電子湮沒壽命譜測量的方法的流程圖。圖2是根據一示例性實施例示出的用于正電子湮沒壽命譜測量的系統的框圖。圖3是根據另一示例性實施例示出的用于正電子湮沒壽命譜測量的系統的框圖。附圖標記說明用于正電子湮沒壽命譜測量的系統20正電子脈沖束團發生器202正電子脈沖束團206位置靈敏型閃爍探測器208待測樣品210信號處理裝置212多通道光子信號處理系統2122符合系統2124用于正電子湮沒壽命譜測量的系統30位置靈敏型閃爍探測器302探測單元304待測樣品306具體實施例現在將參考附圖更全面地描述示例實施例。然而，示例實施例能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施例；相反，提供這些實施例使得本專利技術將全面和完整，并將示例實施例的構思全面地傳達給本領域的技術人員。在圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分，因而將省略對它們的重復描述。此外，所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施例中。在下面的描述中，提供許多具體細節從而給出對本專利技術的實施例的充分理解。然而，本領域技術人員將意識到，可以實踐本專利技術的技術方案而沒有特定細節中的一個或更多，或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下，不詳細示出或描述公知方法、裝置、實現或者操作以避免模糊本專利技術的各方面。附圖中所示的方框圖僅僅是功能實體，不一定必須與物理上獨立的實體相對應。即，可以采用軟件形式來實現這些功能實體，或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現這些功能實體，或在不同網絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現這些功能實體。附圖中所示的流程圖僅是示例性說明，不是必須包括所有的內容和操作/步驟，也不是必須按所描述的順序執行。例如，有的操作/步驟還可以分解，而有的操作/步驟可以合并或部分合并，因此實際執行的順序有可能根據實際情況改變。圖1是根據一示例性實施例示出的用于正電子湮沒壽命譜測量的方法的流程圖。如圖1所示，在S102中，將正電子脈沖束團到達待測樣品的時刻記錄為第一時間。由正電子脈沖束團發生器發出正電子脈沖束團，正電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法，其特征在于，包括：將正電子脈沖束團到達待測樣品的時間記錄為第一時間；通過位置將所述正電子脈沖束團在所述待測樣品中湮沒產生的多個伽馬光子信號區分開，并收集所述多個伽馬光子信號，將收集到所述多個伽馬光子信號的時間記錄為多個第二時間；對所述多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差；以及對所述多個第一時間差進行統計，得到正電子湮沒壽命譜。

【技術特征摘要】
1.一種用于正電子湮沒壽命譜測量的方法，其特征在于，包括：將正電子脈沖束團到達待測樣品的時間記錄為第一時間；通過位置將所述正電子脈沖束團在所述待測樣品中湮沒產生的多個伽馬光子信號區分開，并收集所述多個伽馬光子信號，將收集到所述多個伽馬光子信號的時間記錄為多個第二時間；對所述多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差；以及對所述多個第一時間差進行統計，得到正電子湮沒壽命譜。2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：所述正電子脈沖束團發出時產生第一信號，所述第一信號作為收集所述多個伽馬光子信號的觸發信號。3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，對所述多個第二時間進行處理，得到多個第一時間差，包括：從所述多個第二時間去除所述第一時間帶來的固定時間差。4.一種用于正電子湮沒壽命譜測量的系統，其特征在于，包括：位置靈敏型閃爍探測器，用于同時收集多個伽馬光子并相應產生多個光子信號；以及信號處理系統，用于對所述多個光子信號進行處理，以得到正電子湮沒壽命譜。5.如權利要求4所述的系統，其特征在于，還包括：正電子脈沖束團發生器，用于產生正電子脈沖束團，并在所述正電子脈沖束團產生時同時產生第一時間信號。...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王寶義，況鵬，王英杰，章志明，姜小盼，曹興忠，魏龍，
申請(專利權)人：中國科學院高能物理研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11