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正电子湮没谱实验数据处理方法陈志权1． 正电子寿命谱分析方法:通常正电子湮没的寿命谱可以写为一到几个指数成分之和：∑==ni i I t L 1i(1) texp(-)(τ其中τi 及I i 为正电子在处于不同湮没态时的湮没寿命及其强度。
上式是在理想情况下的正电子寿命谱表达式。
在实际测量中，由于仪器存在时间分辨率，我们测量所得到的寿命谱变成了理想寿命谱与谱仪时间分辨函数的卷积：∑∫=∞′−′′−=ni t i t t d e t t R I N t Y i 1(2) )()(λN t 为实验测量寿命谱的总计数。
R(t)为谱仪的时间分辨函数。
通常认为是高斯函数形式：(3) 2log 2,1)(2)/(FWHM e t R t ==−σπσσ其中FWHM 为高斯函数的半高宽(Full Width at Half Maximum)，σ为标准偏差。
则Y(t)可变换成如下的形式：(4) )/2/(21)(2)2/(1σσλσλλt erfc e I N t Y i t n i i t i i −=+−=∑其中，erfc(x)称为误差余函数，它的定义为：(5) 21)(1)(02dt e x erf x erfc xt∫−−=−=π在正电子寿命谱中，时间零点不是在t=0，而是在t 0处。
因此上式实际上为：(6) 2(21)(0)2/()(120σσλσλλt t erfc e I N t Y i t t n i i t i i −−=+−−=∑另外，在实际的正电子寿命谱测量中，Y(t)通常是以多道分析器(MCA)中每一道的计数来表示的。
为考虑道宽的影响，应建立每道中计数的数学表达式，即第j 道的计数Y j 应为从时间t j-1到t j 的积分，即为：(7) )(1dt t Y Y jj t t j ∫−=(8) )]()([201101,,σσλt t erf t t erf Y Y I Y j ni j j i j i iij −+−−−=−=−∑ 式中： (9) 2()2/()(,20σσλσλλt t erfc eY j i t t j i i j i −−=+−−利用高斯-牛顿非线性拟合算法，对实验测量的正电子寿命谱进行拟合，即可得到正电子在各个湮没态下的寿命τi及其强度I i。
正电子湮没寿命谱测量1930年Dirac 从理论上预言了正电子的存在和1932年Anderson 在观察宇宙线中发现了正电子之后，揭开了研究物质和反物质相互作用的序幕。
1951年Deutsch 发现了正电子和电子构成的束缚态—正电子素的存在更加深了对正电子物理的研究工作，同时，也开展了许多应用研究工作，形成了一门独立的课题正电子湮没谱学。
随着对正电子和正电子素及其与物质相互作用特性的深入了解，使正电子湮没技术在原子物理、分子物理、固态物理、表面物理、化学及生物学、医学等领域得到广泛应用，并取得独特的研究成果。
它在诸如检验量子电动力学基本理论、研究弱相互作用、基本对称性及天体物理等基础科学中也发挥了重要作用。
同时，随着人们对正电子湮没技术方法学上研究的深入进展，使这一门引人注目的新兴课题得到更快的发展。
经过本实验的训练，可望初步掌握基本原理、实验测量技术、数据处理和分析，以利今后应用正电子湮没技术于实践中去。
一 实验目的1. 了解正电子湮没寿命谱的形成原理，学会测量仪器的使用和获取正电子湮没寿命谱。
2. 初步掌握使用计算机解谱的数学方法和应用解谱结果来分析样品的微观结构。
二 实验原理1．正电子与正电子湮没正电子（+e ）是电子的反粒子，它的许多基本属性与电子对称。
它与电子的质量相等，带单位正电荷，自旋为 21。
它的磁矩与电子磁矩大小相等，符号相反；正电子遇到物质中的电子会发生湮没。
这时，电子与正电子消失，产生若干γ射线。
湮没过程是一个量子电动力学过程，这里只列出若干要点和主要的结果。
正电子与电子湮没时，主要有三种方式：单光子湮没、双光子湮没和三光子湮没。
设上述三种湮没过程的截面分别为γσ、γσ2和γσ3，它们之间的关系为 a ≈γγσσ23； 42a r ≈γσσ （1）其中a 是精细结构常数⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛==13712hc e a 。
由此可见，双光子湮没的概率远远大于三光子湮没和单光子湮没的概率。
正电子湮没寿命谱
正电子湮没寿命谱是一种重要的粒子物理学测量工具。
它可以用来研究物质中的电子和正电子的相互作用，从而深入了解物质的组成和结构。
正电子湮没寿命谱测量的原理是，正电子在物质中遇到电子时会发生湮没，产生两个光子。
这两个光子的能量和动量都与原始正电子的能量和动量相等，但方向则是随机的。
通过测量这两个光子的时间间隔和相对能量可以确定正电子的寿命。
由于正电子的寿命非常短，通常只有几纳秒，所以正电子湮没寿命谱需要用到高精度的时间测量和能量分辨技术。
利用正电子湮没寿命谱可以研究固体、液体、气体等各种物质的性质，还可以用来检测材料的缺陷和探测生物分子的结构。
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正电子湮没寿命测量刘家威黄永明唐奥（四川大学物理科学与技术学院核物理专业四川成都610065）摘要：本实验利用22Na衰变放出的1.28MeV的γ射线及其放出的正电子在样品中湮灭放出的0.511MeV的γ射线测量正电子在样品中的寿命。
实验中使用快符合电路及恒比微分甄别器电路对两种γ射线的时间和能量信息进行甄别符合，采用时幅转换电路(TAC)将获得的时间信息转换为幅度信息，并输入到多道分析器中。
最后，利用POSFIT软件对获得的谱线进行解谱得到正电子在样品中的湮灭寿命。
关键词：正电子湮没寿命谱符合法恒比微分甄别器能窗调节Positron annihilation lifetime measurementLiu JiaWei Huang YongMing Tang Ao(Sichuan University,college of physical science and technology,in Chengdu,Sichuan610065) Abstract:Through utilizing theγradiation of22Na and theγradiation generated by the annihilation of positrons which is radiated by22Na,this experiment measures the annihilation lifetime of positrons in the sample material.In this experiment,the instruments of Fast Coincidence and CFD are used to analyze the timing and energy information of the two types ofγradiations.And the time information is finally changed to amplitude information by TAC and input into the Multi-channel Analyzer.The annihilation lifetime positrons can be gained through spectrum unfolding in POSFIT.Keywords:Positron annihilation Fast coincidence method Lifetime spectrum Constant ratio differential discriminator Energy window regulator引言：1928年，狄拉克发表论文称，电子能够具有正电荷与负电荷。
SPEK-C膜的正电子湮灭寿命谱学研究马卫涛;张永明;朱大鸣;阴泽杰;徐铜文;图图英【期刊名称】《中国科学技术大学学报》【年(卷),期】2005(35)3【摘要】利用正电子湮灭寿命谱(PALS)法及原子力显微镜(AFM),研究了磺化及溶剂蒸发对(磺化)酚酞侧基聚芳醚硐(SPEK-C)膜制备的影响.结果表明:磺化基团的引入,降低了分子间的作用力,使得分子间排列不紧密,导致聚合物的自由体积大小与强度同时增加;铸膜液溶剂挥发,聚合物浓度增加,胶束聚集体的相互聚集产生较大的胶束聚集体孔,使自由体积减小而强度增大,聚合物的自由体积较好地反映了胶束聚集体的聚集特征.【总页数】6页(P434-439)【作者】马卫涛;张永明;朱大鸣;阴泽杰;徐铜文;图图英【作者单位】中国科技大学近代物理系,安徽,合肥,230026;中国科技大学近代物理系,安徽,合肥,230026;中国科技大学近代物理系,安徽,合肥,230026;中国科技大学近代物理系,安徽,合肥,230026;中国科技大学化学系,安徽,合肥,230026;中国科技大学近代物理系,安徽,合肥,230026【正文语种】中文【中图分类】O64【相关文献】1.高能氩离子辐照SiO2玻璃的正电子寿命谱学研究 [J], 朱智勇;孙友梅;金运范;李长林;侯明东;刘昌龙;张崇宏;孟庆华;王志光;陈克勤;鲁光军2.14烷酸铅（LM）皂膜晶体的正电子湮没寿命谱学法研究 [J], 史子康;俞贤椿3.正电子淹没寿命谱学检测石英片上硬脂酸铅皂膜晶体（LS）质量 [J], 史子康;俞贤椿4.高能Ar＋离子辐照SiO2玻璃的正电子寿命谱学研究 [J], 朱智勇;孙友梅5.理想正电子湮灭寿命谱解析程序DPSⅠ [J], 杨树军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
正电子湮灭谱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2meс2)转变成电磁辐射──湮没γ光子（见电子对湮没）。
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，正电子湮没谱学已成为一种研究物质微观结构的新手段。
实验测量方法主要有正电子寿命测量、湮没γ角关联测量和湮没谱线多普勒增宽测量三类。
正电子寿命谱通常用22Na作正电子源,源强为几微居里到几十微居里。
测量设备类似核能谱学中常用的符合系统，称之为正电子寿命谱仪（见彩图），图1是快-快符合系统方框图。
谱仪时间分辨率一般为3×10-10s左右，最好的已达1.7×10-10s。
22Na放射的正电子入射到测试样品中,同其中的电子发生湮没,放出γ射线。
用1.27MeV的γ光子标志正电子的产生,并作为起始信号,511keV的湮没辐射γ光子标志正电子的“死亡”，并作为终止信号。
两个信号之间的时间就是正电子的寿命。
在凝聚态物体中，自由正电子湮没的平均寿命在(1～5)×10-10s范围内。
正电子湮没寿命谱(PALS)常被用来研究固体中的缺陷，尤其是半导体中的空位型缺陷。
邻位正电子的寿命取决于184个邻位正电子的寿命，而邻位正电子的寿命受邻位正电子周围空位缺陷的影响。
因此，PALS可以看作是一种时域特征描述技术。
双γ角关联图2是一维长狭缝角关联测量系统示意图。
正电子源通常为64Cu、22Na、Co,测量时相对于固定探头以z方向为轴转动另一探头,测出符合计数率随角度的分布,就可以得到电子在某个方向上的动量分布。
铝纳米晶的正电子湮没研究本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！1 引言纳米晶材料具有明显不同于粗晶材料的物理和化学性能, 如高自扩散率、高延展性、声子比热容增强、磁性改变. 这些优异性能与其本身具有的体积比相当大的界面微观结构有关. 纳米晶的界面处通常存在大量缺陷, 如空位、空位团、微孔洞等,而缺陷的大小和浓度与制备纳米晶的工艺等因素有关.正电子湮没寿命谱已广泛应用于研究纳米晶材料晶界的微观缺陷[5−13], 提供缺陷的类型和浓度等信息. 已有的文献报道主要集中于纳米晶Fe,Cu, Pd, Ag 等微结构以及热稳定性的研究. 目前仅有曾小川利用正电子湮没技术研究了不同制备工艺对制备的铝纳米粉体缺陷的影响, 尚缺乏相关制备工艺对铝纳米晶的缺陷影响的研究.本文拟采用自悬浮定向流-真空热压法制备铝纳米晶, 并运用正电子湮没寿命谱分析技术研究铝纳米晶在压制过程中缺陷变化情况, 着重分析压力变化对材料缺陷状态的影响. 在通过压制纳米粉体制备纳米晶过程中, 不同的压力势必影响样品中缺陷的类型及其浓度. 这些微观结构的改变将影响材料最终的物理化学性能. 因此, 微观结构的研究对于材料的生产和应用有重要的指导意义.2 实验样品制备以纯度为% 的铝丝为原料, 采用电磁感应加热-自悬浮定向流法制备出铝纳米粉末颗粒,并将所制备的铝纳米粉末移至真空手套箱中. 在惰性气体(高纯氩气)保护下, 称取一定量的铝纳米粉, 装入直径为15 mm的硬质合金模具中, 密封后取出, 移入真空热压块体制备设备中, 待真空至真空度优于× 10−3Pa后升温, 在相应的温度(300◦C)和压强(0—1 GPa)下保压1 h, 制备出5个不同密度的铝纳米晶体(按照密度从低至高分别为1—5号样品).性能表征本实验采用阿基米德原理(以无水乙醇为介质)测定铝纳米晶体的密度(测试温度为◦C);采用D/max-IIIA 型X射线衍射仪(XRD)进行测试, 以CuKα (λ = Å)为X射线源, 扫描范围2θ = 30◦—90◦; 正电子寿命谱是在常温下利用快-快符合正电子寿命谱仪测量, 采用22NaCl正电子源, 测量寿命谱时用两片相同的样品夹住正电子源成三明治结构. 每个样品测量8次, 每一个寿命谱的总计数都在106以上, 并且都采用PATFITP 软件进行3个寿命分量拟合. 另外也将纯铝进行退火后进行正电子湮没寿命谱测试.3 结果与讨论XRD分析利用X射线衍射, 测量了铝纳米晶体的XRD谱图(见图2). 由布拉格公式, 可以推出XRD谱出现的5个铝的特征峰, 从左到右分别对应面心立方(FCC)结构Al的晶面指数(111), (200), (220),(311), (222). 假定衍射线的宽化仅由晶粒尺寸造成, 扣除仪器因素引起的几何宽化, 通过Scherrer公式计算得出5个铝纳米晶体样品的平均晶粒尺寸约为48 nm, 晶粒尺寸没有明显变化. 可见在300◦C温度下, 不同压制压强对制备的样品的晶粒尺寸基本没有影响.正电子湮没寿命分析正电子寿命谱的三寿命分量实验制备的5个铝纳米晶的正电子湮没寿命谱由三分量构成: 短寿命τ1为177—214 ps,其对应强度I1为%—%; 中间寿命τ2为352—390 ps, I2为53%—67%; 长寿命τ3为1113—2366 ps, I3为%—%. 寿命和对应强度的具体值与压制压强有关.压制压强对正电子寿命谱的影响铝纳米晶的平均正电子寿命与压强有关: 随压强增加, 平均正电子寿命τm(τm=τ1I1+ τ2I2+ τ3I3)大体趋势是降低的, 即由311 ps降至301 ps. 由于平均正电子寿命τm与三种类型缺陷(类空位、空位团和微孔洞)的总体积尺寸相关,图4 表明缺陷的总体积随压强的增大而减小.显微硬度纳米金属块体材料的显微硬度属于结构敏感量, 不仅与材料本身的微观状况(晶粒大小, 制备过程和制备方法)有关, 而且还与缺陷及其大小有关.表面气孔等缺陷的存在会显著降低显微硬度. 增大压力可提高样品密度以及减小缺陷尺寸和数量, 从而可望提高样品硬度. 图9为铝纳米晶的显微硬度与压制压强的关系, 可见随着压强的提高, 铝纳米晶的密度增加, 从而使其显微硬度提高.4 结论正电子湮没寿命测试表明自悬浮定向流-真空热压法制备的铝纳米晶的微观缺陷明显不同于粗晶纯铝, 其缺陷主要为类空位以及空位团, 而微孔洞的含量很少. 铝纳米晶微观缺陷结构与压强的变化规律为: 压制压强(P)低于GPa时制得的纳米晶, 空位团随压强的增加而逐渐转变为类空位;在GPa P GPa时, 各类缺陷发生消除; P GPa时, 各类缺陷进一步发生消除.随着压强的提高, 铝纳米晶的密度增加, 缺陷的尺寸和数量相应地减少,从而增加其显微硬度.本文从网络收集而来，上传到平台为了帮到更多的人，如果您需要使用本文档，请点击下载按钮下载本文档（有偿下载），另外祝您生活愉快，工作顺利，万事如意！。
正电子湮没寿命测量刘家威黄永明唐奥（四川大学物理科学与技术学院核物理专业四川成都610065）摘要：本实验利用22Na衰变放出的1.28MeV的γ射线及其放出的正电子在样品中湮灭放出的0.511MeV的γ射线测量正电子在样品中的寿命。
实验中使用快符合电路及恒比微分甄别器电路对两种γ射线的时间和能量信息进行甄别符合，采用时幅转换电路(TAC)将获得的时间信息转换为幅度信息，并输入到多道分析器中。
最后，利用POSFIT软件对获得的谱线进行解谱得到正电子在样品中的湮灭寿命。
关键词：正电子湮没寿命谱符合法恒比微分甄别器能窗调节Positron annihilation lifetime measurementLiu JiaWei Huang YongMing Tang Ao(Sichuan University,college of physical science and technology,in Chengdu,Sichuan610065) Abstract:Through utilizing theγradiation of22Na and theγradiation generated by the annihilation of positrons which is radiated by22Na,this experiment measures the annihilation lifetime of positrons in the sample material.In this experiment,the instruments of Fast Coincidence and CFD are used to analyze the timing and energy information of the two types ofγradiations.And the time information is finally changed to amplitude information by TAC and input into the Multi-channel Analyzer.The annihilation lifetime positrons can be gained through spectrum unfolding in POSFIT.Keywords:Positron annihilation Fast coincidence method Lifetime spectrum Constant ratio differential discriminator Energy window regulator引言：1928年，狄拉克发表论文称，电子能够具有正电荷与负电荷。
1932年安德森利用威尔逊云室发现正电子。
之后，随着实验技术的不断发展以及人们对正电子与物质相互作用认识的不断加深，正电子的应用得到了很大扩展。
正电子湮灭技术就是其中一种。
正电子湮灭技术已经有较长时间的历史，它利用正电子在凝聚物质中的湮没辐射带出物质内部的微观结构、电子动量分布及缺陷状态等信息，从而提供一种非破坏性的研究手段。
在原子物理、分子物理、固态物理、表面物理、化学及生物学、医学等领域正电子湮灭技术都得到广泛应用，并取得了独特的研究成果。
此外，在材料科学的研究中，正电子对微观缺陷研究和相变研究正发挥着日益重大的作用。
本实验就是通过测量正电子在样品中的湮灭寿命，获得与样品结构相关的一些信息。
1.实验目的1)了解正电子寿命测量的的基本原理以及正电子在物质中湮灭的物理过程2)掌握利用符合法测量正电子寿命方法3)了解多道时间谱仪的工作原理，初步掌握多道时间谱仪的使用方法4)初步掌握使用计算机解谱的数学方法5)对比不同样品中的正电子寿命谱2.实验仪器2.1所用仪器列表1)Na-22，Co-60放射源各一个2)铝和10%的EHPPO样品各两片3)BaF2闪烁体光电倍增管探测器两个4)高压电源5)恒比微分甄别器CFD两个6)时幅转换器TAC7)快符合电路（fast coincidence)8)门及延迟发生器（gate&delay generator）9)延迟器（delay box）10)多道分析器和PC2.2仪器说明1)BaF2闪烁体光电倍增管探测器：当γ光子射入闪烁体内时可发生康普顿效应，所产生的反冲电子的能量被闪烁体吸收而发生闪烁光。
利用光电倍增管把微光放大并转换成电脉冲输入到相应的电子学线路中进行测量。
光电倍增管由一个光阴极和多个倍增电极，通常又称为打拿极，以及阳极构成。
阳极端接地，阴极端加负高压。
在各打拿极上由分压电阻给出一级比一级高的电位。
在本实验中选用BaF2闪烁体光电倍增管探测器是因为其发光衰减时间仅为0.6ns 是目前最快的一种无机闪烁体。
2)恒比微分甄别器CFD：是时间谱仪中决定时间分辨率的关键部件之一。
光电倍增管输出脉冲的幅度和上升时间是随脉冲而有变化的。
直接用它来触发一电子学线路时，触发时刻会因此而出现抖动。
为了解决这一问题，采用CFD对光电倍增管的脉冲输出进行整理。
它的作用是在每一阳极脉冲上升时间的一恒定点上产生一信号，使输入到时间幅度转换器的脉冲起始或终止，时间与光电倍增管脉冲输出的起始时间之间有一恒定的时间差，不受光电倍增管输出脉冲幅度等变化的影响，而只决定于光子γ发射的时刻。
这就显著地提高了测量的准确度。
恒比甄别器同时兼有对输入脉冲进行能量选择的功能。
在其前面板上有两个十圈电位器，分别用来调节它的下域值（lowerlevel）EL和上域值（upper level）EU。
只有当输入脉冲峰值大于下域值而小于上域值时，其单道输出（SCA OUTPUT）才能产生一输出信号。
下域值和上域值可以按照需要进行调节以达到选择被探测射线的能量范围。
本实验中起始道只接收由1.27MeV 光子产生的全能峰以及部分康普顿坪，而终止道接收的主要是由0.511MeV光子光子的光电峰。
通过这样的能量窗口可以选择需要的相关事件。
两个恒比甄别器输出的单道输出信号确定一次正电子湮没事件。
然后将两个信号输入快符合电路（fast coincidence，ORTEC414A）产生一符合输出．符合分析器有一定的分辨时间范围，根据实际情况选定。
分辨时间过长，偶然符合计数增大；分辨时间过短，计数率的损失增大。
3)时幅转换器TAC：图1时幅转换器的原理图电路静态时开关S1和S2均闭合。
起始信号经T1成形后成为VS1，在VS1低电平期间使开关S1断开，电容器C由电流I恒流充电。
停止信号经T2成形后成为VS2，在VS2低电平期间使S2断开，电容器C充电结束。
在起—停时间间隔tx内恒流源I对电容器C进行充电，充电的电荷为电容器C上的电压：因为是由电路参数决定，为一常数，所以。
在Vs1低电平期间，电容器上充得的电压将保持，Vs1变高使开关S1闭合，C上的电压迅速发电，Vs2高电平时又使开关S2闭合。
下一对起—停信号又重复上面的过程即电路循环工作。
4)延迟器：由于时幅转换器本身有一定的死时间，当小于此时间时，不能得到线性转换。
因此，为了保证时间差信号都能得到线性转换，终止信号在输入到时间幅度转换器前先通过一延时器，其延迟时间可以按需要进行调节。
5)多道分析器：多道分析器将输入脉冲按不同幅度分类计数即不同幅度的脉冲计入不同的道中。
在多道分析器中道址对应着时间或能量，在本实验中，横坐标道址对应时间，而每道中的计数，即记录到的一定寿命的湮没事件的发生次数，作为纵坐标。
这样就可以得到一个正电子湮没寿命谱。
3实验原理正电子寿命是指从正电子射入样品物质到发生湮没所经历的时间，由于湮没具有一定的随机性，所以正电子湮没寿命只能从大量湮没事件得出的统计结果。
实验用Na22作为正电子源，以发射1.28MeV 的γ光子作为时间的起始信号，把发射0.511MeV 的γ光子作为终止信号，经过足够多的湮没事件（不少于106计数），就能得到正电子在样品中的寿命谱。
3.1正电子湮灭相关理论正电子又称阳电子是电子的反粒子，正电子与电子质量相等，带单位正电荷，自旋为1/2h，磁矩与电子磁矩大小相等，但方向相反。
最早在1930年由狄拉克根据量子力学相关理论预言存在，随后在1932年由加州理工学院的安德森等人发现证实，安德森本人也因此获得了1936年的诺贝尔物理学奖。
3.1.1湮灭过程正电子湮灭过程主要分为两个阶段：热化阶段和扩散湮灭阶段。
热化阶段：高能正电子进入样品物质后，通过与电子、原子或离子的非弹性散射损失能量，其动能迅速损失降到热能区，这一过程称为热化，热化过程所需的时间很短（时间尺度在Ps量级）。
扩散湮灭阶段：热化后的正电子在物质中扩散，扩散过程中遇到电子发生湮灭，产生γ光子。
后一过程的时间即是正电子的寿命，由于热化过程是Ps 量级，而一般正电子在物质中的寿命都在几百Ps 左右，所以可以忽略不计，近似的把正电子的产生到发生湮灭的时间作为正电子的湮灭寿命。
3.1.2湮灭方式正电子在扩散过程中遇到电子，可能发生三种湮灭：单光子湮灭，双光子湮灭，三光子湮灭。
单光子湮灭只有在存在吸收反冲动量的其他粒子存在时才可能发生，几率很小。
由量子力学相关理论可以算出，三γ射线湮灭按自旋平均的截面只是双γ射线湮灭截面的0.27%，即比例约为1：370。
因此主要考虑双光子湮灭的情况。
其中，由于晶格结构、物质形态等的不同，正电子又可能发生自由态湮灭，俘获态湮灭和正电子素湮灭。
正电子在完整晶格中往往是自由湮没，量级约在100-200Ps。
如果介质中存在缺陷(如空位、位错、空洞等)，正电子就容易被缺陷所捕获，形成捕获态。
因为在完整晶格的介质中，正电子总是受到带正电荷的离子的库仑排斥力，而在空位或缺陷中，没有离子存在，呈负电性，因此空位、位错、空洞这类缺陷就成了正电子的吸引中心。
由于在缺陷处电子密度比较低，正电子在缺陷处的湮没寿命将大于体寿命，量级约在200-400Ps。
分子固体以及高分子材料中，正电子除了与电子直接发生湮没外，还容易局域在这些孔洞及自由体积内，与电子形成性质类似于氢原子的束缚态-正电子素(Positronium，即Ps)。
根据其总自旋，Ps 可分为：仲-正电子素(Para-Ponitronium，即p-Ps)，其电子与正电子自旋方向相反；正—正电子素(ortho-Positronium，即o-Ps)，其电子与正电子自旋方向相同，量级约在100Ps-100ns。
3.1.3正电子寿命正电子湮灭率（λ）：高能正电子与介质原子周围电子单位时间内产生湮灭的几率。
λ的倒数即是正电子湮灭的平均寿命τ。
根据Dirac理论，当正电子速度远低于光速时，发生双光子湮灭的几率:R O示电子经典半径,C为光速Ne为正电子所在处介质电子的密度。
