慢正电子束流技术在中国的发展

于润升 王宝义 魏 龙

（中国科学院高能物理研究所 100049）

1.引言

1930 年，赵忠尧先生在研究硬γ射线在重金属中的散射现象时发现除康普顿散射和光电效应外的“反常吸收”，同时伴随能量约为0.5 MeV、辐射角分布各向同性的“特殊辐射”。1932年，赵忠尧先生在美国加州理工学院的同学安德森(C.D.Anderson)受此启发而在宇宙线的云雾室照片上首次观察到了正电子的轨迹。赵忠尧先生是发现正负电子湮没现象的第一人，对正电子的发现有重要贡献。

现在正电子湮没技术已经发展为一门学科。其基本原理是正电子作为电子的反粒子，和电子结合变成光子，遵从爱因斯坦公式：E=mc2，正负电子湮没辐射的光子携带湮没电子的信息。正电子湮没谱学是测量正电子在物质中与电子发生湮没后放出的湮没γ射线的时间谱、能谱、动量谱等参数的一种现代核谱学测量方法。正电子湮没研究材料微观缺陷独具特色，可提供缺陷种类、缺陷浓度、缺陷化学环境、缺陷深度分布等信息；而且正电子对尺寸小于1 nm的缺陷十分敏感，同时对含量少至1 ppm的缺陷也可进行探测。正电子湮没技术在材料科学中的应用已非常广泛，包括研究淬火、氢损伤等在材料内部造成的各种缺陷，研究材料中的各种相变过程等；原则上涉及材料电子密度及电子动量变化有关的问题，都可以用正电子湮没技术来研究。

慢正电子束的建立使正电子湮没技术涉入当今十分活跃的表面、界面、团簇等科学领域，成为包括半导体薄膜、高分子薄膜等高端膜材料，以及金属合金、先进陶瓷等先进材料的表面和界面微结构和原子级缺陷的衍化的灵敏核探针。……