下载文档原格式
正电子湮灭正电子湮灭技术正电子湮没技术(Positron Annihilation Technique-PAT)是一门把核物理和核技术应用于固体物理与材料科学研究的新技术，近20多年来该技术得到了迅速发展。
正电子湮没技术包括多种实验方法，其中最常用的主要有3种，即正电子湮没寿命谱测量、2γ湮没角关联和湮没能量的Doppler展宽。
简言之，正电子湮没技术是通过入射正电子与材料中电子结合湮没来反映材料中微结构状态与缺陷信息的。
与其他现代研究方法相比，正电子湮没技术具有许多独特的优点。
首先，它对样品的种类几乎没有什么限制，可以是金属、半导体，或是绝缘体、化合物、高分子材料；可以是单晶、多晶、纳米晶、非晶态或液晶，只要是与材料的电子密度、电子动量密度有关的问题，原则上都可以用正电子湮没的方法进行研究。
第二，它所研究的样品一般不需要特殊制备，其制样方法简便易行。
另外，正电子湮没技术对材料中原子尺度的缺陷和各种相变非常灵敏。
如今正电子湮没技术作为一种新型的应用核分析技术，已广泛应用于材料科学、物理、化学、生物、医学、天文等领域，本文仅就正电子湮没技术在测试领域研究中的一些基本应用(原理)作一介绍。
正电子湮没无损测试技术是一种研究物质微观结构的方法，一种先进的材料微观结构－自由体积的探测和表征技术，可用于固体物理晶体缺陷与材料相结构与相结构转变的研究，目前已成为一种研究物质微观结构、缺陷、疲劳等的新技术与手段。
检测实施过程中，放射源作用材料时会产生带有正电荷的、尺寸与电子相当的质点，这种正电子可以被纳米大小的缺陷吸引而与电子相撞击。
在正负电子撞击过程中，两种质点湮没，从而放出一种伽玛射线。
伽玛射线能谱显示出一种清晰可辨的有关材料中的缺陷大小、数量以及型别的特征。
显然，这些特征可以标识最早阶段的损伤，即裂纹尚未出现的损伤；同时可以在不分解产品的情况下定量地评估其剩余寿命，笔者对该技术的原理及其应用进行了介绍。
正电子湮没无损测试所采用的正电子源最初来自于放射源的β＋源，通过放射源的作用在材料中产生正电子。
3国家自然科学基金资助项目(10572155,10172030,50232030) 路晓艳:女,博士生 Tel :020********* E 2mail :luxiaoyan @多重铁性材料的研究进展3路晓艳1,刘玉岚2,王 彪1,2(1 哈尔滨工业大学光电信息中心,哈尔滨150001;2 中山大学物理科学与工程技术学院,广州510275) 摘要 多重铁性材料是一类可以同时具有(反)铁电、(反)铁磁及铁弹中两者或两者以上耦合性质的多功能材料,其丰富的物理现象和颇大的应用潜力受到学术和工程领域的广泛关注。
归纳了多重铁性材料的研究进展,包括种类、耦合机理、制备方法和影响因素等;讨论了其实验和理论研究中的发展及存在的问题,并在此基础上展望了多重铁性材料的研究前景。
关键词 多重铁性 磁电效应 铁电 铁磁中图分类号:TB30Progress of R esearch on Multiferroic MaterialsL U Xiaoyan 1,L IU Yulan 2,WAN G Biao 1,2(1 Electro 2Optics Technology Center ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150001;2 School of Physics and Engineering ,Sun Yat 2sen University ,Guangzhou 510275)Abstract Multiferroic materials with two or three kinds of coupled ferroelectric ,ferromagnetic ,and ferro 2elastic properties attract more and more attentions both in academic and engineering societies because of their wide po 2tential applications.In the paper ,the present research on the multiferroic materials including the classifications ,the coupling principles ,the preparations and the properties is reviewed.Some main achievements and challenges in the preparation and the theoretical research of the materials are outlined.K ey w ords multiferroic ,magnetoelectric effect ,ferroelectric ,ferromagnetic0 前言随着人类对生态环保、材料性能以及尺寸越来越高的要求,开发研制原子尺度的新材料和设计整合不同材料的特性成为新材料研究的焦点。
多铁材料内磁性关联对铁电性质影响的理论研究陈雅蓉;陈奥;李星颖;高雨婷;张娟;朱小芹;翟良君【期刊名称】《江苏技术师范学院学报》【年(卷),期】2017(023)002【摘要】多铁材料是一种能够在一定的温度下同时表现出磁性和铁电性的材料,在多功能材料设计领域有着重要的应用.在本研究中,从理论上讨论了第一类多铁材料内磁性子体系的磁性关联效应对铁电性质的影响.在这类材料中,磁性子体系的相变温度一般低于铁电子体系.选用了海森堡模型和横场伊辛模型来分别描述多铁材料中的磁性和电性子体系,并且仅考虑了磁性体系的相变温度Tm低于铁电子体系的相变温度Te的情况.研究发现在温度高于Tm时,磁化强度为零,但磁性关联项仍能影响铁电性质.【总页数】7页(P34-40)【作者】陈雅蓉;陈奥;李星颖;高雨婷;张娟;朱小芹;翟良君【作者单位】江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001;江苏理工学院数理学院,江苏常州213001【正文语种】中文【中图分类】TM271【相关文献】1.羰基铁/有机硅环氧树脂复合材料的电磁性质及微波吸收性质 [J], 崔荣振;王博翀;王涛;李发伸2.铁炭复合磁靶向缓释药物载体材料的制备--制备条件对铁炭复合材料磁性能的影响 [J], 马垠智;曹宏明;黄广建;吴秋芳;张海英;於定华3.磁电耦合对于铁电磁系统的磁性关联的影响 [J], 蒋磊4.TiO2过渡层对BiFeO3薄膜微结构和铁电磁性质的影响 [J], 朱成龙;沈明荣;李涛5.多铁材料内磁性关联对铁电性质影响的理论研究 [J], 陈雅蓉;陈奥;李星颖;高雨婷;张娟;朱小芹;翟良君;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
![多重铁性材料的研究进展[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/92f863e0524de518964b7d21.png)
3国家自然科学基金资助项目(10572155,10172030,50232030) 路晓艳:女,博士生 Tel :020********* E 2mail :luxiaoyan @多重铁性材料的研究进展3路晓艳1,刘玉岚2,王 彪1,2(1 哈尔滨工业大学光电信息中心,哈尔滨150001;2 中山大学物理科学与工程技术学院,广州510275) 摘要 多重铁性材料是一类可以同时具有(反)铁电、(反)铁磁及铁弹中两者或两者以上耦合性质的多功能材料,其丰富的物理现象和颇大的应用潜力受到学术和工程领域的广泛关注。
归纳了多重铁性材料的研究进展,包括种类、耦合机理、制备方法和影响因素等;讨论了其实验和理论研究中的发展及存在的问题,并在此基础上展望了多重铁性材料的研究前景。
关键词 多重铁性 磁电效应 铁电 铁磁中图分类号:TB30Progress of R esearch on Multiferroic MaterialsL U Xiaoyan 1,L IU Yulan 2,WAN G Biao 1,2(1 Electro 2Optics Technology Center ,Harbin Institute of Technology ,Harbin 150001;2 School of Physics and Engineering ,Sun Yat 2sen University ,Guangzhou 510275)Abstract Multiferroic materials with two or three kinds of coupled ferroelectric ,ferromagnetic ,and ferro 2elastic properties attract more and more attentions both in academic and engineering societies because of their wide po 2tential applications.In the paper ,the present research on the multiferroic materials including the classifications ,the coupling principles ,the preparations and the properties is reviewed.Some main achievements and challenges in the preparation and the theoretical research of the materials are outlined.K ey w ords multiferroic ,magnetoelectric effect ,ferroelectric ,ferromagnetic0 前言随着人类对生态环保、材料性能以及尺寸越来越高的要求,开发研制原子尺度的新材料和设计整合不同材料的特性成为新材料研究的焦点。
![正电子湮没技术[1]](https://img.taocdn.com/s1/m/9531af06fd0a79563d1e72aa.png)
正电子湮灭正电子湮灭仪正电子湮没技术（PAT）是一项相对较新的核物理技术。
它利用凝聚态物质中正电子的湮没辐射来揭示物质的微观结构、电子动量分布和缺陷状态等信息，从而提供一种非破坏性的研究方法，受到人们的青睐。
目前正电子湮没技术已进入固体物理、半导体物理、金属物理、原子物理、表面物理、超导物理、生物学、化学和医学等诸多领域。
特别是在材料科学研究中，正电子在微缺陷和相变研究中发挥着越来越重要的作用。
正电子湮灭技术的发展概况正电子湮没是一种核技术，可以研究气体、液体和固体（晶体或非晶），因此研究领域非常广泛。
由于正电子主要与物质中的活跃电子相互作用，因此获得的信息能更好地反映物质的电子结构和化学环境的变化。
它提供了比光谱、质谱、核磁共振和电子自旋共振更多的信息。
该技术不仅需要亚纳秒电子技术，而且设备和数据处理简单，易于建立和掌握。
此谱法的缺点是，各种物质的谱数据可能相类似，因而特征性差些。
另外，至目前为止，这方面工作还是处在探索和建立规律的阶段，有待完善理论工作以指导应用。
正电子湮没技术的基本原理一种研究物质微观结构的方法。
正电子是电子的反粒子,两者除电荷符号相反外,其他性质（静止质量、电荷的电量、自旋）都相同。
正电子进入物质在短时间内迅速慢化到热能区,同周围媒质中的电子相遇而湮没,全部质量(对应的能量为2mec2)转变成电磁辐射──湮没γ光子。
50年代以来对低能正电子同物质相互作用的研究，表明正电子湮没特性同媒质中正电子―电子系统的状态、媒质的电子密度和电子动量有密切关系。
随着亚纳秒核电子学技术、高分辨率角关联测量技术以及高能量分辨率半导体探测器的发展，可以对正电子的湮没特性进行精细的测量，从而使正电子湮没方法的研究和应用得到迅速发展。
现在，正电子湮没技术已成为一种研究物质微观结构的新手段。
正电子的性质1928年dirac在求解相对论性的电子运动的dirac方程时预言正电子的存在，1932年andersan在威尔逊云室研究宇宙射线时发现了正电子。
正电子湮没技术基本原理陈志权自从1930年由英国物理学家P. Dirac从理论上预言了正电子的存在，以及1932年美国物理学家C.D. Anderson在宇宙射线中发现了正电子的存在以后[1]，正电子湮没谱学(Positron Annihilation Spectroscopy，PAS)首先在固体物理中得到了应用，并在六十年代后期得到了飞速发展。
它已在材料科学，特别是缺陷研究和相变研究中发挥了重大的作用。
正电子是电子的反粒子，除所带电荷与电子相等，符号相反之外，其它特性均与电子相同。
正电子进入物质后遇到电子会发生湮没，同时放射两个或三个湮没γ光子。
用核谱学方法探测这些湮没辐射光子，可以得到有关物质微观结构的信息[2]。
利用正电子湮没谱学研究材料具有许多优点。
它提供了一种非破坏性的探测手段，因为信息是由穿透材料湮没辐射所带出的。
它不需要特殊的样品制备。
另外，在某些应用中，它还可以做原位研究，如在升温过程中的化学反应动力学过程等等。
实验证明，正电子湮没谱学是研究金属、半导体、高温超导体、高聚物等材料中的微观结构、电荷密度分布、电子动量密度分布极为灵敏的工具[3-4]。
一、正电子在固体中的热化、扩散和捕获现象常规正电子源通常是具有β+衰变的放射性同位素，如22Na、64Cu等。
从放射源中发射出来的正电子(E<1MeV)进入固体材料后，首先将在约1ps内通过与物质中原子的各种非弹性散射作用（如电子电离、等离子体激发、正电子--电子碰撞、正电子--声子相互作用等元激发过程）迅速损失能量并慢化至热能(∼0.025eV)[5]。
其在材料中的深度分布近似满足下面的指数关系[6-7]:式中ρ为固体的密度，E max为入射正电子的最大能量。
对于最常用的正电子源22Na，其E max=0.545MeV，因此正电子在固体中的注入深度约为100µm左右，所以由正电子湮没所得到的是材料的体态信息。
热化后的正电子将在体内作扩散运动，其扩散长度为∼100nm，在扩散过程中如果遇到电子会与之发生湮没，放出两个或三个γ光子。
第35卷 第9期 核 技 术 V ol. 35, No.9 2012年9月 NUCLEAR TECHNIQUES September 2012——————————————国家自然科学基金(9102606、10835006、11175191)资助第一作者：伍海彪，男，1987年出生，2010年毕业于南华大学核工程与核技术专业，现为成都理工大学在读硕士，核技术应用专业 通讯作者：曹兴忠，caoxzh@ 收稿日期：2012-06-20，修回日期：2012-08-13Fe-1.5wt% Cu 合金中Cu 纳米颗粒与微观缺陷热回复过程研究伍海彪1 曹兴忠2 吴建平1 成国栋1,2 李卓昕2 张 鹏2 姜小盼2 于润升2 王宝义21（成都理工大学 核技术与自动化工程学院 成都 610049） 2（中国科学院高能物理研究所 核分析技术重点实验室 北京 100049）摘要 不锈钢结构材料中Cu 纳米团簇是导致核反应堆压力容器钢脆化的主要原因之一。
本文用扫描电子显微镜(SEM)和正电子湮没谱学(PAT)研究材料中的纳米Cu 颗粒以及微观缺陷经热处理后的回复过程。
PAT 测量结果表明，Fe-1.5wt% Cu 合金在1 173 K 高真空退火处理后，主要缺陷得以回复，合金中存在Cu 纳米颗粒且能吸引并捕获热化后的局域态正电子。
SEM 对不同温度退火样品的微观结构进行表征，结果表明，随着退火温度的升高，合金中Cu 纳米颗粒的浓度逐渐降低。
1 473 K 退火，SEM 未观测到明显的Cu 纳米颗粒，而多普勒展宽能谱的W 参数表明合金中仍存在微小Cu 纳米颗粒。
关键词 Fe-Cu 合金，微观缺陷，Cu 纳米颗粒，正电子湮没 中图分类号 TL341，TG166.2压力容器钢是核反应堆的主要结构材料。
近年来，对高温高压及强辐射等环境下压力容器钢微观缺陷的形成和演变机理，及其对材料宏观性能的影响，开展了大量研究[1–3]。
研究表明，压力容器钢中微量Cu 元素的聚集偏析现象是导致压力容器钢硬化和脆化的主要原因之一，对反应堆的安全稳定运行和服役寿命产生直接影响[4,5]。
正电子湮没谱研究Nb在TiAl合金中的掺杂效应
张兰芝;王宝义;王丹妮;魏龙;林均品;王文俊
【期刊名称】《金属学报》
【年(卷),期】2007(43)3
【摘要】利用正电子湮没寿命谱(PALS)和符合Doppler展宽(CDB)技术研究了Ti_(51)Al_(49)合金中Nb的掺杂效应．结果表明:低含量掺杂时,Nb原子主要偏聚在合金晶界处,提高了晶界位置的自由电子密度,有利于改善合金的室温韧性;而较高含量的Nb掺杂时,由于形成了新的晶体结构,合金基体及晶界处的自由电子密度减少,导致合金的脆性增加．
【总页数】4页(P269-272)
【关键词】正电子湮没寿命;二维符合Doppler;TiAl合金
【作者】张兰芝;王宝义;王丹妮;魏龙;林均品;王文俊
【作者单位】中国科学院高能物理研究所核分析技术重点实验室;北京科技大学新金属材料国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.2;O571.33
【相关文献】
1.用正电子湮没技术研究Zr和Nb在TiAl合金中的行为 [J], 黄宇阳;吴伟明;邓文;钟夏平;熊良钺;曹名洲;龙期威
2.碘掺杂聚乙炔的正电子湮没谱和结构缺陷转变 [J], 陈洗;黄敬明
3.用正电子湮没技术研究Cr和Nb对TiAl合金中缺陷和d-d电子相互作用的影响[J], 祝莹莹;邓文;孙顺平;江海峰;黄宇阳;曹名洲;熊良钺
4.钆掺杂巨磁阻材料Sr_2FeMoO_6正电子湮没谱 [J], 路庆凤;胡艳春;张星;徐勇光;张芹;李喜贵
5.掺V和Ag的TiAl合金中缺陷和电子密度的正电子湮没研究(英文) [J], 邓文;祝莹莹;周银娥;黄宇阳;曹名洲;熊良钺
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
正电子湮没符合多普勒展宽技术的材料学研究进展
叶凤娇;张鹏;张红强;况鹏;于润升;王宝义;曹兴忠
【期刊名称】《物理学报》
【年(卷),期】2024(73)7
【摘要】正电子湮没技术是研究材料微观结构的一种原子尺度表征方法,通过分析正电子湮没行为可以得到湮没位点处局域电子密度和原子结构信息.近年来,正电子湮没谱学技术已经发展成为优于常规手段的特色表征技术,其中符合多普勒展宽技术在研究缺陷附近的电子和原子结构方面具有独特优势,商谱曲线中高动量区域形状的变化反映了正电子湮没位点周围的元素信息.在常规符合多普勒展宽技术发展基础上,能量可调的慢正电子束流符合多普勒展宽技术在获取表面微观结构的深度分布信息上展示出独特的作用,同时也弥补了常规符合多普勒展宽技术只能表征体材料中缺陷环境的不足.本文结合国内外相关进展,综述了符合多普勒展宽技术在各类材料中的研究进展:1)合金中空位型缺陷和纳米沉淀的演化行为;2)半导体中晶格空位与杂质原子的相互作用;3)氧化物中氧空位和金属阳离子浓度的变化.除此之外,在聚合物中自由体积孔洞的大小、数量及分布的估算表征领域中,符合多普勒展宽技术也逐步得到应用.
【总页数】20页(P62-81)
【作者】叶凤娇;张鹏;张红强;况鹏;于润升;王宝义;曹兴忠
【作者单位】中国科学院高能物理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.低本底符合正电子湮没辐射多普勒展宽装置的研制
2.单通道符合正电子湮没多普勒展宽实验技术
3.正电子湮没辐射多普勒展宽谱的处理及其应用
4.环氧树脂/纳米SiO2复合材料摩擦学性能与正电子湮没谱的研究
5.正电子湮没谱学在金属材料氢/氦行为
研究中的应用
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
应用正电子湮没技术定量估算高纯铁形变的位错密度和空位浓
度
吴奕初;常香荣
【期刊名称】《核技术》
【年(卷),期】1994(017)010
【总页数】4页(P597-600)
【作者】吴奕初;常香荣
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】TG143
【相关文献】
1.用正电子湮没谱学估测金属材料中近代位浓度和位错密度 [J], 王景成;尤富强
2.正电子湮没技术（PAT）的开发与应用（二）：进口正电子湮没寿命谱仪的... [J], 朱育群;万金玉
3.正电子湮没技术（PAT）的开发与应用（五）：样品测试与正电子湮没寿命谱... [J], 万玉金;朱育群
4.正电子湮没技术(PAT)的开发与应用(四)——正电子湮没寿命谱仪与计算机之间数据双向通讯 [J], 万玉金;朱育群;伍德勇;蒋骏;张逊
5.正电子湮没技术(PAT)的开发与应用(二)——进口正电子湮没寿命谱仪的改造与特性指标测定 [J], 朱育群;万玉金;孙承烋;任利红
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
正电子湮没技术对多铁材料铁磁性能与缺陷的研究多铁材料通常指同时具有铁电性能和铁磁性能的材料。
近年来,由于多铁材料具有的特殊物理性质以及潜在的应用价值,使其受到了越来越多的关注,成为
了材料科学领域的研究热点。
目前,有关多铁材料实验方面和理论方面的工作都在不断发展中,其中关于多铁材料磁性起源、磁电效应、铁电起源等的理论解释不断涌现,这些理论工作在一定程度上又指导了实验工作,使人们发现了更多种
类的多铁材料。
实验和理论研究的配合使人们对多铁材料的认识越来越清晰,但发展室温多铁材料还有大量的问题有待研究解决。
例如材料中磁性来源是什么,磁电耦合机制是什么等等。
大量的实验和理论工作表明,空位缺陷和元素掺杂能导致半导体具有磁性,那么在多铁材料中,微观缺陷是否会对铁磁性产生影响?其作用机制是什么?这个问题的解决对提高多铁
材料的性能具有重要的意义。
正电子湮没谱学是一门将核探测技术应用于固体物理与材料领域的学科,包括正电子实验探测技术和正电子理论计算两大部分。
正电子湮没技术对材料原子尺度的缺陷非常敏感,可以提供缺陷尺寸、缺陷类型、缺陷浓度以及缺陷随深度分布的信息,在探究材料缺陷方面具有不可替代性。
本论文采用正电子实验探测与正电子理论计算相结合的手段,对包括“明星”多铁材料BiFe03、铋层状钙钛矿结构氧化物以及纳米材料SrTiO3等在内的几种典型的多铁材料进行了系统的研究,探讨了材料微观缺陷与宏观性质的内在关联。
取得的主要研究成果有:1.利用正电子湮没寿命技术和符合多普勒展宽技术,配
合正电子寿命理论计算,对La掺杂的BiFe03材料中的缺陷进行了系统探究。
在此基础上,结合XRD测试、拉曼测试以及磁性测试结果,对材料内部铁磁性能的起源进行了分析。
实验结果表明:(a)在不同La掺杂浓度的样品Bi1-xLaxFeO3中,发现当掺杂浓度x>0.20时,Bi单空位逐渐消失,大孔洞的空位团簇出现,与此同时,剩余磁化强度也随之增大,表明阳离子空位型缺陷会对材料磁性产生影响。
(b)在不同煅烧条件下得到的Bi0.7La0.3FeO3样品中,发现同时采用相对较高的锻烧温度和较长的煅烧时间对材料进行处理时,Bi0.7La0.3FeO3的磁性能
才出现了明显的改变,此时样品中的缺陷浓度是相对最高的,且缺陷类型以双空
位或三空位等复合空位缺陷为主。
这说明经过充分煅烧后,样品内部晶粒会发育完全,使得大量微孔洞消失,小尺寸复合空位缺陷浓度增加,有利于增强室温铁磁
性能。
(c)在探究Fe空位对Bi0.7La0.3FeO3样品铁磁性能的影响中,我们尝试通过减少Fe元素含量的方式来获取Fe空位的变化。
结果表明Fe空位确实会对室温下的铁磁性能产生影响。
2.利用正电子湮没寿命谱仪和符合多普勒展宽谱仪研究了铋层状结构氧化物中缺陷的变化,结合XRD、SEM测量结果以及磁性测量结果,探讨了缺陷对其室温铁磁性能的影响。
(a)在对Bi7Fe2.75Co0.25Ti3021材料的界面缺陷和铁磁性分析工作中,发现饱和磁化强度的变化趋势与界面缺陷消失的过程是一致的。
界面缺陷会对此材料的铁磁性能产生影响,缺陷浓度的减小会导致饱和磁化强度降低。
(b)对Bi7Fe2.9Co0.1Ti3O21材料进行A位铒元素掺杂,发现材料内部缺陷浓度和缺陷类型均发生了变化,材料内部缺陷浓度的变化趋势与饱和磁化强度的变化并不一致,表明缺陷对材料磁性能的作用,不仅与缺陷浓度有关,与缺陷的类型也有很大关系。
3.利用正电子湮没寿命谱仪和正电子理论计算,结合XRD、SEM以及磁性测试对纳米材料SrTi03的磁性起源进行了探究。
实验结果显示当材料内部缺陷大量减少时磁性消失,表明室温铁磁性的产生与缺陷有很大关系。
并且在进一步的探究中我们发现,消失的缺陷中,占主要成分的是Ti空位缺陷,由此可知Ti空位缺陷对SrTi03材料内部的磁性起源起着重要作用。
