论文部分内容阅读
由于材料的宏观性能很大程度上是由材料本身的微观缺陷决定的,因此通常采用多种测试手段从不同的角度对材料的微观缺陷进行观测、分析并研究,只有真正掌握这些缺陷的信息,才能了解材料的性质。迄今为止,我们了解微观世界的手段很多,像X射线衍射(XRD)、光电子能谱(PS)、二次离子谱(SIMS)、透射电镜(TEM)、三维原子探针(3DAP扫描电镜(SEM)和本文所述的正电子湮没技术(PAT)等。本文详细介绍了用正电子湮没谱学的各种测试手段的基本原理及其应用,并就研制一台高时间分辨率的正电子湮没寿命谱仪进行了深入探讨和详细阐述。最后的试验结果表明,采用BaF2闪烁体当探测器的晶体,将晶体切割成圆柱形,大小选用￠30mm×20mm,光电倍增管选用日本滨松产的型号为R2059的管子,采用聚四氟乙烯当封装晶体的材料,用伞状封装方式封装晶体,使用光电倍增管推荐的分压比焊接负高压式分压电路,这样研制出来的探测器上升时间约为2.5ns。使用该类型的探测器安装并调试出来的正电子湮没寿命谱仪的时间分辨率最高能达到190ps。正电子湮没谱学技术是一种无损检测技术,它能从微观尺度上对材料中的微观缺陷进行表征,本文用一种聚合物-金属有机骨架材料杂化膜作为研究对象,分别对它进行正电子湮没寿命谱和正电子符合多普勒展宽能谱测量。结果表明,随着金属有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)添加量的增大,杂化膜中较小和较大的自由体积的尺寸都减少了,表明MOFs有可能填充了聚合物中的自由体积;杂化膜的正电子湮没符合多普勒展宽能谱显示,MIL-101(Material Institute Lavoisier-101)亚纳米粒子的加入使得正电子在聚二甲基硅氧烷(Poly(dimethyl siloxane),PDMS)氧原子上的偏向湮没效应减弱,部分正电子与来自MIL-101亚纳米粒子中金属原子的电子发生湮没,表明MOFs的加入改变了聚合物基体自由体积周围的化学环境。本实验也进一步说明应用正电子湮没谱学技术从微观尺度上表征薄膜的微观结构是非常有效的。