一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法

摘要

本发明提供一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法，使用Kapton薄膜将正电子放射物质包裹，形成正电子放射源；用正电子湮没特征已知的膜将正电子放射源包裹住，放置在自封袋内，在自封袋内填入足量的被测样品；正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入被测材料并在材料中湮没；使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个包含大量湮没数据的正电子湮没寿命谱。本发明可以测试液体、粉末样品的正电子湮没寿命谱，测试过程不需要压片，不破坏液体、粉末样品的结构，该方法测试时不会有污染、破坏正电子放射源的风险。

权利要求

1.一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）使用Kapton薄膜将正电子放射物质包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源；

（2）用正电子湮没特征已知的膜将正电子放射源包裹住，将正电子放射源密封起来；把被膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入足量的粉末或液体被测样品；所述的正电子湮没特征已知的膜，为超薄的Mylar膜，厚度≤10 μm；

（3）布置好正电子放射源以及样品后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入被测材料并在材料中湮没；

（4）使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个包含大量湮没数据的正电子湮没寿命谱。

说明书

一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法

技术领域

[0001] 本发明属于材料微观结构检测技术领域，具体涉及一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法。

背景技术

[0002] 材料学的进步能够大力的推动多方面工业技术的发展。一种高性能新材料的发现，对于前沿科学的促进作用十分巨大。然而，新型材料的开发难度也很大。如何从微观出发，研究材料微结构影响其宏观性能的机理对新型材料的开发显得越来越重要。但是，常规实验手段难以得到有机材料内部结构比如相形态、自由体积、纳米孔形态和化学环境变化等信息。

[0003] 正电子湮没技术是一种利用正电子在被测材料中的湮没特征，来表征被测材料中微观结构的核心技术。正电子是电子的反粒子，带有正电荷。大量正电子进入材料，在材料内各个位置湮没并带出湮没特征(寿命长度、强度等)。此时正电子的湮没特征与湮没位置的缺陷、自由体积、化学环境等密切相关，因此可以利用这些湮没特征推断出材料内部的微观结构。

[0004] 实际测试时，使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。将两块被测样品放置于正电子源的两侧，形成三明治结构(如图1所示)。最后将样品与放射源一起放入自封袋内，准备测试。如果被测样品是粉末样品，则需要在测试前将粉末样品压成片状，而压片过程极有可能对粉末样品的结构产生了一定的破坏，不利于样品的回收利用、不利于对其微结构的分析。而且，压片后的样品结构不稳定，有可能在测试过程中破损，破损的粉末极易污染正电子放射源。不仅如此，有些粉末样品是不能被压成片状，那么这种粉末样品无法被测试。液体样品会污染放射源，因此通常无法测试。因此，这种缺陷极大限制了正电子湮没技术在粉末、液体样品中的应用。布置好正电子放射源以及样品后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入被测材料并在材料中湮没。使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个包含大量湮没数据的正电子湮没寿命谱。一般每个正电子湮没寿命谱由
1000000‑2000000 个计数组成。最终，依据需要从正电子湮没寿命谱中提取出所需的数据。
因此几十年以来，正电子湮没技术已经被广泛的用来探测各种材料的微观结构。

[0005] 使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。

[0006] 测试固体样品时，将两块被测样品放置于正电子源的两侧，形成三明治结构。将样品与放射源一起放入自封袋内，准备测试。布置好正电子放射源以及样品后，使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个正电子湮没寿命谱。一般每个正电子湮没寿命谱由1000000‑2000000个计数组成。最终，依据需要从正电子湮没寿命谱中提取出所需的数据。

[0007] 测试粉末样品时，需要在测试前使用压片机，通过同样的压片压强、时间，压制出两片片状样品。再按照以上方法布置正电子放射源以及样品，测试正电子湮没寿命谱。

[0008] 液体样品会污染放射源，因此通常无法测试。

[0009] 总结为现有技术存在以下问题：

[0010] 1.测试粉末样品时需要将其压成片状，压片过程极有可能对粉末样品的结构产生了一定的破坏，不利于样品回收利用、不利于对其微结构的分析。

[0011] 2.压片后的粉末样品结构不稳定，有可能在测试过程中破损，破损的粉末极易污染正电子放射源。

[0012] 3.有些粉末样品是不能被压成片状，那么这种样品无法被测试。

[0013] 4.液体样品会污染放射源，因此通常无法测试其正电子湮没寿命谱。

发明内容

[0014] 针对上述技术问题，本发明提供一种对粉末、液体样品的正电子湮没谱测试方法，在不破坏样品结构、不污染放射源的基础上，测试粉末、液体样品的正电子湮没寿命谱。

[0015] 具体技术方案为：

[0016] 一种对粉末或液体样品的正电子湮没谱测试方法，包括以下步骤：

[0017] (1)使用Kapton薄膜将正电子放射物质包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源；

[0018] (2)用正电子湮没特征已知的膜将正电子放射源包裹住，将正电子放射源密封起来；把被膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入足量的粉末或液体被测样品；

[0019] (3)布置好正电子放射源以及样品后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入被测材料并在材料中湮没；

[0020] (4)使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个包含大量湮没数据的正电子湮没寿命谱。

[0021] 所述的正电子湮没特征已知的膜，为超薄的Mylar膜，厚度≤10μm。超薄Mylar膜具有可替代性，比如一些高分子薄膜，只要同时具备稳定、刚性强、超薄、正电子湮没特征已知、方便热封的高分子薄膜。

[0022] 一般每个正电子湮没寿命谱由1000000‑2000000个计数组成。测完一个样品之后，拿出被Mylar膜密封好的正电子放射源，剪开Mylar膜，拿出正电子放射源。下次测试重新使用超薄的Mylar膜将正电子放射源密封起来。需要特殊提到的是，使用超薄Mylar膜的优点在于其结构稳定，难以被粉末、液体样品腐蚀。并且正电子对其穿透性强，只有极少量的正电子会在超薄Mylar膜中间湮没，对测试结果影响很小。并且，Mylar膜中的正电子湮没特征已知且稳定，可以通过在之后的解谱过程中以“源修正”的方式去掉。因此，超薄Mylar膜能够保护正电子放射源不被样品污染，并且其本身不影响正电子湮没技术的测试结果。

[0023] 本发明提供的一种对粉末、液体样品的正电子湮没谱测试方法，具有以下技术效果：

[0024] 1.可以测试液体、粉末样品的正电子湮没寿命谱。

[0025] 2.测试过程不需要压片，不破坏液体、粉末样品的结构。

[0026] 3.正电子放射源价格昂贵，且泄露难以处理。使用该方法测试时不会有污染、破坏正电子放射源的风险。

附图说明

[0027] 图1是现有技术正电子放射源与样品的放置方法示意图；

[0028] 图2是本发明测试方法示意图；

[0029] 图3是实施例1测得的土豆淀粉(8wt％含水量)的正电子湮没寿命谱；

[0030] 图4是实施例2测得的土豆淀粉(15wt％含水量)的正电子湮没寿命谱；

[0031] 图5是实施例3测得的土豆淀粉(30wt％含水量)的正电子湮没寿命谱。

具体实施方式

[0032] 结合实施例说明本发明的具体技术方案。

[0033] 如图2所示，使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。用超薄的Mylar膜(厚度≤10μm)将正电子放射源包裹住，使用热封等手段将正电子放射源密封起来。把被Mylar膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入足量的粉末或液体被测样品，如图2所示。布置好正电子放射源以及样品后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入被测材料并在材料中湮没。使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个包含大量湮没数据的正电子湮没寿命谱。

[0034] 实施例1

[0035] 使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。用超薄的Mylar膜(厚度≤10μm)将正电子放射源包裹住，使用热封等手段将正电子放射源密封。把被Mylar膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入约20g含水量为8wt％的土豆淀粉，使淀粉完全包裹住正电子放射源。布置好正电子放射源以及土豆淀粉后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入土豆淀粉中湮没。使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个正电子湮没寿命谱，如图3所示。

[0036] 实施例2

[0037] 使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。用超薄的Mylar膜(厚度≤10μm)将正电子放射源包裹住，使用热封等手段将正电子放射源密封。把被Mylar膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入约20g含水量为15wt％的土豆淀粉，使淀粉完全包裹住正电子放射源。布置好正电子放射源以及土豆淀粉后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入土豆淀粉中湮没。使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个正电子湮没寿命谱，如图4所示。

[0038] 实施例3

[0039] 使用Kapton薄膜将正电子放射物质(通常使用的如22Na，18F，11C等)包裹，形成一个密封的、可与固体样品接触的正电子放射源。用超薄的Mylar膜(厚度≤10μm)将正电子放射源包裹住，使用热封等手段将正电子放射源密封。把被Mylar膜密封好的正电子放射源放置在合适大小的自封袋内，在自封袋内填入约20g含水量为30wt％的土豆淀粉，使淀粉完全包裹住正电子放射源。布置好正电子放射源以及土豆淀粉后，正电子源以一定的速率放出正电子，正电子注入土豆淀粉中湮没。使用闪烁体探头探测正电子的生成光信号以及湮没光信号，然后依次通过恒比定时甄别器、时幅转换器、多道分析器后信息被计算机录入，并最终生成一个正电子湮没寿命谱，如图5所示。