[发明专利]一种正态电子偶素的湮没点定位方法

说明书

本发明涉及一种正态电子偶素的湮没点定位方法，属于核谱学技术领域，解决了o‑Ps湮没点位置测量精度较低的问题。一种正态电子偶素湮没点定位方法，包括：电子偶素发生3γ湮没，位敏探测器探测得到3个湮没光子的入射时间和入射位置；将3个湮没光子的入射位置共面的平面构建为定位平面；在所述定位平面上，基于3个湮没光子的入射时间、入射位置与湮没点之间的传播关系，定位所述湮没点。该方法提出了一种新型的电子偶素发生3γ湮没的定位方法和原理，能够实现湮没点的快速、准确定位。

技术领域

本发明涉及核谱学技术领域，尤其涉及一种正态电子偶素的湮没点定位方法。

背景技术

电子偶素(Positronium，缩写为Ps)是由一个正电子和一个电子束缚而成的亚稳态结构(与氢原子结构类似)，其中，自旋方向平行的三重态电子偶素(o-Ps，正态电子偶素)寿命可达142ns，很大几率3γ湮没，o-Ps不带电、且对所处微环境极为敏感的特性使其成为了一种无损、高灵敏的探针，在基础物理、反物质科学、材料微观结构表征、医学成像等方面发挥着独特作用。例如，电子偶素湮没角关联可以用于高精度CPT的测量，电子偶素的产生与存储可以用于获得高亮度正电子源，电子偶素飞行时间谱(Positronium time-of-flight,Ps-TOF)可以用于材料近表面微孔结构表征，Ps事例定位可以用于修正正电子断层扫描(PET)的成像伪影等。其中，核心问题均是如何精确获得Ps的湮没点分布。

传统的技术方法，如通过探测准直的湮没伽马，是以减少探测立体角为代价、大大降低了计数效率，且精度有限；另或，通过能谱符合甄别3γ湮没事例，对探测器能量分辨率要求极高，且无法完全规避2γ散射造成的错误事例；而且，由于Ps是不带电粒子，无法类似电子或离子通过电磁相互作用实现Ps径迹的探测。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种正态电子偶素的湮没点定位方法，用以解决o-Ps湮没点位置测量精度较低的问题。

本发明提供了一种正态电子偶素的湮没点定位方法，包括：

正态电子偶素发生3γ湮没，位敏探测器探测得到3个湮没光子的入射时间和入射位置；

将3个湮没光子的入射位置共面的平面构建为定位平面；

在所述定位平面上，基于3个湮没光子的入射时间、入射位置与湮没点之间的传播关系，定位所述湮没点。

在上述方案的基础上，本发明还做出了如下改进：

进一步，通过以下方式定位所述湮没点：

将3个湮没光子γ1、γ2、γ3的入射时间T1、T2、T3中的最大值、次大值、最小值依次标记为T_max、T_mid、T_min，将入射时间T1、T2、T3中的最大值、次大值、最小值对应的入射位置依次标记为

根据公式(1)，获取最大半径R_max和次大半径R_mid：

其中，c表示光的传播速度；

以Rmax为半径、以为圆心做圆O_max，以R_mid为半径、以为圆心做圆O_mid，将同时外切于圆O_max、圆O_mid的圆的圆心作为湮没点；

获得湮没点的三维坐标，实现湮没点定位。

进一步，所述正态电子偶素发生3γ湮没，包括：当电子偶素发射电子偶素粒子束时，电子偶素粒子束中的每一正态电子偶素粒子在真空管道内飞行、随后发生3γ湮没；所述真空管道被所述位敏探测器包裹；

所述方法还包括：