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本文完成了基于常规Na源的脉冲慢正电子束装置的束流聚焦模拟及地线系统等相关设计。在完成该设计的同时,作者利用已有正电子寿命谱仪和符合双多普勒实验装置,进行了一系列的实验,完成了对FE<,3>O<,4>-Carbon nanotube核壳型纳米纤维新型材料的正电子研究,并在论文中分析了该样品的实验数据,得到了一些有意义的物理结论。
1.脉冲慢正电子束装置模拟设计
本脉冲慢正电子束装置是基于<22>Na常规正电子源的,<22>Na源的半径为3mm。从<22>Na正电子源发出的快正电子经过钨慢化体,形成具有一定能量分布的慢正电子(一般E<3eV),经电场加速和磁场约束后的直流慢正电子通过引入50MHz信号的斩波器实现脉冲化,考虑到计数率的问题,此时脉冲宽度不宜过窄,我们选择了宽度为5ns的近似方波脉冲。通过分别加有50MHz 正弦波信号的预聚束腔和200MHz正弦波信号的主聚束腔两级压缩后,形成半高全宽为150^200ps的脉冲慢正电子束,最后经加速电极(-0.5KeV至-30KeV)进入靶室。在此平台上可以进行常规慢正电子测量、正电子寿命谱、符合多普勒展宽谱和正电子寿命—动量关联谱等多种实验。
用离子光学模拟软件SIMION 7.0模拟了正电子束流在脉冲束腔内的输运过程和空间聚焦情况,并根据模拟结果不断改进电磁场、斩波器、加速电极和法拉第筒的设计,最终达到了把空间聚焦束斑半径控制在3mm以下的目标。时间聚束采用模拟退火算法进行大范围搜索装置参数,使得在1-30keV加速电压范围内靶位置的时间分辨小于150ps。
2.Fe<,3>O<,4>-Carbon核壳结构纳米纤维的正电子研究
利用正电子手段对新型多功能材料Fe<,3>O<,4>-Carbon核壳结构纳米纤维的内部电子结构进行了初步研究,实验测量了该材料中的正电子湮没寿命谱(PALS)和符合双多普勒展宽谱(CDBS),并给出了该材料在压制成片后存在的缺陷类型及相对比例。