正電子壽命皮秒定時系統(tǒng)

正電子湮滅壽命譜（PALS）
正電子的存在首先由Dirac提出，在20世紀(jì)30年代通過實驗得到證實。正電子是電子的反粒子。正電子與電子的碰撞將導(dǎo)致兩個粒子湮滅和發(fā)射兩個特征511-keV伽馬射線。

這種現(xiàn)象有助于測試量子理論關(guān)于電子和正電子與物質(zhì)相互作用之間差異的預(yù)測。此外，正電子已被證明是研究各種結(jié)構(gòu)和過程的有用工具。正電子的壽命可用來測量湮滅點處的局部電子密度。借助于發(fā)射的伽馬射線可以輕松檢測湮滅。正電子壽命技術(shù)是對單原子尺度空洞敏感的少有的幾種方法之一。

自20世紀(jì)70年代初以來，ORTEC一直為精英級正電子物理學(xué)家和化學(xué)家提供模塊化儀器，任何正電子學(xué)術(shù)論文都可以證明這一點。正電子源的可用性激發(fā)了教學(xué)或研究實驗室對正電子壽命系統(tǒng)的興趣。

ORTEC通過提供完整的PLS-System型號簡化了測試過程。

優(yōu)點

• 經(jīng)過全面測試和集成的“交鑰匙”系統(tǒng)... 您只需要一個正電子源。
• 一整套帶標(biāo)簽的電纜和連接器。
• 兩個905-21型探測器組件。
• 有關(guān)測試過程和結(jié)果的文檔。

PLS-System包括

• 2個905-21型探測器組件。
• 2個583B型恒定分?jǐn)?shù)鑒別器。
• 2個556型高壓電源。
• 1個414A型快速符合。
• 1個567型時間幅度轉(zhuǎn)換器/單通道分析儀。
• 1個928-MCB型多通道分析儀，帶MAESTRO軟件。
• 1個DB463型延遲盒。
• 1個4001A/4002D型NIM機箱和電源。
• 1個113型前置放大器。
• 1個575A型光譜放大器。
• 1臺個人電腦。
• 1套帶標(biāo)簽的電纜和連接器。
• 1個規(guī)程與工廠測試文檔。

該系統(tǒng)的保證時間分辨率為200皮秒（通常測量小于180皮秒），使用Co-60源在窄能量窗口進(jìn)行測量。（此系統(tǒng)不含源。）

PALS：達(dá)到納米級。
軟凝聚物質(zhì)最重要的一個結(jié)構(gòu)問題是由于不規(guī)則堆積、密度波動和拓?fù)浼s束而在分子之間存在未占據(jù)或自由體積。自由體積被認(rèn)為是能夠進(jìn)行分子重組的體積分?jǐn)?shù)，并且在確定系統(tǒng)的物理和機械性質(zhì)方面具有重要意義。

PALS是一種成熟、和多功能的技術(shù)，可以直接測量這些亞納米級分子自由體積。PALS實驗將正電子注入到被測材料中然后測量它與材料的一種產(chǎn)生伽馬射線的電子一起湮滅之前的時間長度。

當(dāng)正電子進(jìn)入分子材料時，它會熱化，之后它可以作為自由粒子在材料中擴散或捕獲電子以形成正電子原子（Ps）。Ps是電子-正電子束縛態(tài)，它具有兩個自旋態(tài)：仲電子偶素（p-Ps，自旋角動量為零的單重態(tài)）和正電子偶素（o-Ps，單位自旋角動量的三重態(tài)））。在PALS實驗中，我們主要對o-Ps狀態(tài)感興趣，因為它的壽命依賴于環(huán)境。在分子材料中，o-Ps一旦形成，就會在分子自由體積中定位，并在整個生命周期內(nèi)保持不變。由于o-Ps與其所在的洞“壁”碰撞，o-Ps的正電子可以與相反自旋的電子一起湮滅。因此，o-Ps壽命提供了與材料中的平均自由孔體積大小有關(guān)的信息。此外，PALS可以在很寬的溫度范圍內(nèi)探測分子自由體積的大小，從而可以識別分子材料中發(fā)生的重要相變。

鳴謝：英國布里斯托爾大學(xué)物理系
M Roussenova博士。