基于放射源的慢正電子脈沖束裝置的研制.pdf

1、慢正電子脈沖束裝置是目前國際上最先進(jìn)的正電子湮沒實(shí)驗(yàn)技術(shù)之一，和常規(guī)慢正電子束相比，它能夠從脈沖化系統(tǒng)中得到一個時間信號，因而可以用來研究薄膜材料的壽命以及進(jìn)行材料表面、表層研究，并且以它為平臺，可以建立二維壽命譜儀(2D-PALS)，時間-動量關(guān)聯(lián)譜儀(AMOCS)和電子偶素飛行時間譜儀(Ps-TOF)等一些新型的正電子湮沒實(shí)驗(yàn)技術(shù)。我們設(shè)計(jì)的慢正電子脈沖束裝置是我國第一臺完全基于放射源的慢正電子脈沖束裝置，它的建立對實(shí)驗(yàn)室今后的研究

2、工作具有非常重要的意義。
　　 本文首先介紹了常用正電子湮沒實(shí)驗(yàn)技術(shù)，以及慢正電子束和慢正電子脈沖束的發(fā)展歷史。
　　 接著詳細(xì)介紹了裝置的設(shè)計(jì)。本裝置主要由放射源，慢化體，輸運(yùn)管，斬波器，預(yù)集束腔，主集束腔，加速環(huán)電極，法拉第筒和樣品室等部件組成。其中放射源是50mCi22Na源；慢化體設(shè)計(jì)為多層鎢網(wǎng)透射式結(jié)構(gòu)；脈沖化系統(tǒng)由斬波器、預(yù)集束腔和主集束腔組成：斬波器設(shè)計(jì)為反射式結(jié)構(gòu)，由三層?xùn)啪W(wǎng)組成，第一層接地，第二層加斬波

3、信號，第三層加負(fù)高壓；預(yù)集束腔設(shè)計(jì)為電容加載同軸諧振腔結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了一個調(diào)節(jié)活塞，便于對它的本征頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，用示波器測量得到其本征頻率在48.947744～51.927436MHz范圍內(nèi)可調(diào)，與用MAFIA程序模擬得到的結(jié)果基本一致；主集束腔同樣設(shè)計(jì)為電容加載同軸諧振腔結(jié)構(gòu)，測量得到其本征頻率為201.402581MHz，與模擬結(jié)果一致。最后得到的正電子的入射能量在0.5～30keV范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，到達(dá)樣品處的束流脈沖寬度≤200ps

4、。
　　 接著介紹了真空系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。利用機(jī)械泵和分子泵作為前級泵進(jìn)行預(yù)抽真空，當(dāng)系統(tǒng)真空度達(dá)到5×10-3Pa左右，再用兩臺離子泵繼續(xù)抽真空使系統(tǒng)達(dá)到更高的真空度，最后得到系統(tǒng)真空度約為5×10-6Pa。
　　 本裝置的電子學(xué)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為信號產(chǎn)生系統(tǒng)和時間測量系統(tǒng)。其中信號產(chǎn)生系統(tǒng)會產(chǎn)生三路高精度的高頻信號，從而實(shí)現(xiàn)對慢正電子束的脈沖化和集束；同時提供一路與斬波器信號同步的時間信號作為時間測量系統(tǒng)的終止時間信號；而時間