Позитронна анихилационна спектроскопия

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към навигацията Направо към търсенето

Позитронна анихилационна спектроскопия (на английски: Positron annihilation spectroscopy, съкратено „PAS“) е неразрушителен метод за изучаване на дефекти в (най-често) кондензирани вещества, базиран на анихилацията на позитрони.[1] Позитронната анихилационна спектроскопия прилага няколко често използвани техники: на първо място най-разпространена е техниката на измерване на времената на живот на позитроните, инжектирани в кондензирани вещества, обикновено източника на позитроните е 22Na. Тази техника често се нарича спектроскопия на анихилационното време на живот на позитроните (на английски: Positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS)). Други използвани техники са измерване на Доплеровото разширение на анихилационната линия (на английски: Doppler broadening of annihilation line (PAS/DB)), и измерване на ъгловата корелация на анихилационните фотони (Angular correlation of annihilation photons (PAS/AC)). Позитронната анихилационна спектроскопия най-често се прилага за изучаване на метали и сплави, полупроводници, полимери, и в някои случаи на течности и дори на шуплести материали.[2]

Когато позитроните попаднат в твърдото тяло, те си взаимодействат с електроните в него. В случая на вещества със свободни електрони (метали и полупроводници) анихилацията протича бързо, освен когато присъстват дефекти под формата на ваканции. При наличието на такива дефекти позитроните остават в тях и анихилират по-бавно (до около ~1 ns), отколкото при липса на дефекти (т.е. позитронът все едно е привлечен към тях и времето му на живот рязко се увеличава). В случая на диелектрици като полимери и зеолити внедрените позитрони могат да образуват свързана двойка с електрон (позитрониум)[3] При анихилацията на позитрона се излъчва двойка γ кванти, които могат да се детектират в лабораторни условия.

Скоростта на позитронна анихилация се задава с формулата[4]:

където r0 е класическият радиус на електрона, c – скоростта на светлината във вакуум, n+ и n- са позитронната и електронната плътност. Величината γ се нарича повишаващ фактор на електронната плътност и описва повишението на електронната плътност в непосредствена близост на позитрона, дължащо се на положителния му заряд.

Източници[редактиране | редактиране на кода]

  1. Dupasquier, Alfredo E.; Dupasquier, A.; Hautojarvi, Pekka; Hautojärvi, Pekka (1979).Positrons in solids. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 0-387-09271-4.
  2. Materials Structure, vol. 8, number 2. 2001.
  3. Siegel, R W (1980). „Positron Annihilation Spectroscopy“. Annual Review of Materials Science10:393. Bibcode:1980AnRMS..10..393S. doi:10.1146/annurev.ms.10.080180.002141
  4. Barbiellini, B. Gradient correction for positron states in solids (pdf). // Physical Review B 51 (11). 1995. p. 7341. Посетен на 27.05.2015. (на английски)