[发明专利]激光等离子体脉冲正电子源

说明书

技术领域：

本发明是关于一种激光等离子体脉冲正点资源，它可作为小型脉冲正电子源应用在对能量、发射度有一定要求的正电子探测和诊断中，也可以应用于加速器作为注入源。 

背景技术：

先进技术[1]：利用放射源产生正电子束。放射源是具有反射性的材料，有部分放射源具有β+衰变过程，通过这种衰变会放出正电子。这种正电子束产生技术是一种传统的正电子源产生技术。 

通常，这种正电子源产生的正电子束流是直流的，其束流强度主要由放射源的活度决定。常用的正电子放射源有²²Na、⁵⁸Co、⁶⁴Cu等，这些放射源的半衰期不长，因此正电子源在使用一段时间后会有比较明显的下降；其次，放射源的制备也比较繁琐。目前，²²Na由于其半衰期最长，是最为常用的正电子源。2005年，武汉大学设计了一个正电子束装置(发表文章见Applied Surface Science252(2006)3121-3125)，采用50mCi的²²Na作为正电子源，流强达到5×10⁶。 

目前，基于放射源的正电子束可以说是最为常用和简便的一种放射源，但应当指出，放射源输出的正电子束为直流，而且会随着时间衰减，因此在需要高亮度、短脉冲的测量应用中是不适用的。 

先进技术[2]：利用加速器来产生脉冲正电子束束流已经经历了比较长的过程。通常，在加速器上利用加速器产生高能电子束轰击固体靶产生低能正电子束，然后在通过加速器优化能量后输出。 

加速器上，通常电子束的输出频率可以达到数十兆赫兹，能量达到数十兆 电子伏甚至吉电子伏，利用这样的电子束和钨靶或钽靶相互作用产生正电子束。正电子束通过慢化材料后，进入加速器，将能量优化后输出。正电子束的输出频率也可以达到兆赫兹，但是每个脉冲的正电子数量较少，通常为数百个。美国LLNL实验室在2000年就建立了正电子束装置，利用电子直线加速器产生150MeV的电子束，轰击钨靶产生正电子。正电子束的输出频率为20MHz，每个脉冲内包含300个正电子，流强达到10¹⁰e⁺/s。德国Hemlmohtz-Zetrum Dresden-Rossendorf实验室2010年也建立了基于电子直线加速器的正电子束线，利用13MHz的电子束轰击钨靶产生正电子束，输出的正电子束脉冲宽度约5ps，单脉冲包含的正电子数约200，流强达到10¹⁰e⁺/s。 

目前，利用加速器产生脉冲正电子束流是一种常用的正电子源，但应当指出，这种正电子源是一种准连续的方式，单脉冲包含的正电子数量不多，而且大型加速器装置的建造和运行费用都很昂贵，作为广泛使用的正电子源是不现实的。 

先进技术[3]：利用激光产生高产额脉冲正电子束是一种新型的正电子产生途径。 

2000年，Germany，Max-Planck-Institut fu¨r Quantenoptik的C.Gahn等人(发表文章见Appl Phys Lett，77(2000)2662-2664，Phys Plasmas，9(2002)987-999.)利用ATLAS装置和气体靶相互作，通过尾场加速机制产生平均能量在2MeV左右的高能电子，这些高能电子再和2mm的Pb作用产生正电子，达到的正电子产额约10⁶/激光脉冲。这种方式产生的正电子产额较低，此后就没有相关的研究。