中国科大首次建成可用于单片微米级薄膜测量的正电子湮没寿命谱仪
发布人:张宏俊  发布时间:2022-09-14   浏览次数:362

中国科大首次建成可用于单片微米级薄膜测量的正电子湮没寿命谱仪!


正电子湮没谱学是研究缺陷和孔结构的重要实验技术,常用于表征材料的原子级微观结构。常规正电子谱

仪使用22Na作为正电子源,产生的正电子在大多数固态材料内部有着几百微米的入射深度,因此常规谱仪难以实现微米级厚度的薄膜样品的测量。



 图一 谱仪结构示意图


      本实验室的博士研究生赵秋贺通过溴化镧晶体、塑料闪烁体、光电倍增管和数字采集卡成功搭建了一台新型数字化正电子湮没寿命谱仪(图一),该谱仪可以实现微米级样品的正电子寿命测量。其中特殊设计的反符合探测器是谱仪实现微米级样品测量的关键。

图二. 模拟得到的反符合阈值对不同湮没事例占比的影响

       
通过模拟(图二)和实验(图三),验证谱仪整体设计的可行性,研究了不同反符合阈值对寿命测量的影响,最终优化了实际测试中的反符合阈值。实际测试中,15微米的Kapton薄膜、16微米的镍箔和60微米的铁箔都测得了正确的结果。

图三 铁箔和镍箔的正电子湮没寿命谱

 

       本工作以“A new digital positron annihilation lifetime spectrometer for a single piece of micron-thickness film”为题于2022年5月16日在Nucl. Instrum. Methods A上发表,文章第一作者为实验室博士研究生赵秋贺。本研究受到国家重点研发计划“纳米科技”重点专项(研究动量空间谱学的纳米结构和纳米薄膜的多参数正电子谱学表征新方法)、国家自然科学基金面上项目、科技部国家重点实验室平台升级项目等资助。