[发明专利]一种基于超强激光的单发gamma诱导正电子湮灭寿命谱系统

说明书

本发明公开了一种基于超强激光的单发gamma诱导正电子湮灭寿命谱系统，主要解决正电子湮灭寿命谱系统无法实现单发测谱的问题。该寿命谱系统包括激光gamma源，设置于激光gamma源后方用于对gamma源进行准直具有准直孔的准置屏蔽体，放置于准直屏蔽体后方的待测样品，以及设置于待测样品一侧且避开激光gamma源的寿命谱探测系统；所述寿命谱探测系统包括切伦科夫辐射体，设置于切伦科夫辐射体一侧用于可见光垂直反射的离轴椭圆形反射镜，以及用于接收离轴椭圆形反射镜反射的可见光的光电倍增管。本发明的寿命谱系统基于现有的激光尾场gamma源，可以实现gamma诱导正电子湮灭寿命谱的单发测谱。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体地说，是涉及一种基于超强激光的单发gamma诱导正电子湮灭寿命谱系统。

背景技术

自20世纪30年代正电子被预言和发现以来，有关正电子的基础及应用研究已得到了广泛的发展，如正电子湮灭技术已成功应用于材料缺陷和相变研究。目前，常用的正电子湮灭技术为湮灭寿命谱、2γ角关联和γ射线多普勒展宽。80年代起又出现了应用于材料表面特性研究的慢正电子束技术。此外许多新的方法如寿命-动量关联(AMOC)、低能正电子衍射、正电子显微镜、正电子引发俄歇电子技术、医用正电子发射断层扫描技术(PET)等也在日益发展。正电子湮灭技术与其他显微技术及射线检测技术相比，能够探测原子尺度的微结构变化，另外可反映出介质中缺陷浓度极小时的物理化学信息。正电子湮灭技术由于对样品材料的种类以及样品的温度几乎没有限制，且室温下的正电子湮灭技术样品制备简便易行，仪器操作简单，使其成为目前使用最为广泛的材料缺陷检测手段之一。在正电子湮灭技术中，寿命谱技术由于可获得材料中的缺陷类型以及缺陷浓度，成为几种湮灭技术中最常采用的技术。

目前，实验室通常用放射性同位素²²Na的β+衰变放出的正电子作为研究用正电子源，但其产生的正电子能量较低(小于1MeV)，无法满足大块样品的检测需求。为了应对大块样品的检测需要，研究人员采用电子直线加速器产生的gamma射线进行正电子湮灭测量，其基本原理就是将直接将高能gamma射线注入到样品中，通过电子对效应在样品中产生正电子，而这些正电子进一步在样品中发生湮灭，测量湮灭光子的特性进而获得样品中的缺陷信息，这就是所谓的gamma诱导正电子湮灭谱学(GiPS)。目前基于电子直线加速器报道的GiPS结果多是采用连续采集模式，即探测器处理在其响应时间内只处理一个湮灭事件，通过加速器持续工作，累计测量湮灭事件获得湮灭寿命谱，但该方法无法对一些动态过程(μs或者ms尺度变化)的缺陷进行检测，即无法实现单发测谱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于超强激光的单发gamma诱导正电子湮灭寿命谱系统，主要解决正电子湮灭寿命谱系统无法实现单发测谱的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于超强激光的单发gamma诱导正电子湮灭寿命谱系统，包括激光gamma源，设置于激光gamma源后方用于对gamma源进行准直具有准直孔的准置屏蔽体，放置于准直屏蔽体后方的待测样品，以及设置于待测样品一侧且避开激光gamma源的寿命谱探测系统；所述寿命谱探测系统包括切伦科夫辐射体，设置于切伦科夫辐射体一侧用于可见光垂直反射的离轴椭圆形反射镜，以及用于接收离轴椭圆形反射镜反射的可见光的光电倍增管。

进一步地，所述激光gamma源包括激光束，设置于激光束后方用于与激光相互作用加速产生高能电子束的喷气靶，以及设置于喷气靶后方的转换靶。

作为优选，所述转换靶的厚度为5～10mm。

作为优选，所述切伦科夫辐射体为PbF₂晶体。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：