8-3正电子湮没及其应用 中子散射及其应用
一 正电子湮没及其应用
正电子（又称阳电子、反电子、正子），基本粒子的一种，带正电荷，质量和电子相等，是电子的反粒子。 1932年8月2日，美国加州理工学院的安德森等人发现了正电子。 其质量为m=9.1×10-31千克，电量为g=+1.6×10-19库仑，自旋与电子相同。
正电子是电子的反粒子。当它与电子靠近时，它和电子的全部质量转换为电磁辐射能，即转变为Y射线，这种现象称为正电子湮没(Positron annihilation)。正电子与原于的外层电子发生湮没时，产生双Y和三Y辐射。辐射取决于正电子和电子的相对取向：自旋方向平行时，产生三Y辐射；自旋方向反平行时，产生双Y辐射；正电子与原子K层电子湮没时．发生单Y射线。三Y和单Y辐射的几率都很小，因此，正电子湮没主要表现是双Y辐射即发射出两个Y射线。
正电子来自放射性元素的β+衰变,即
式中右边第二项即为正电子.在正电子湮没实验中的正电子一般采用22Na放射性同位素的β+衰变得到。
正电子是不稳定粒子，遇到电子会与之发生湮灭（Annihilation），放出两个伽玛光子(gamma ray photon)，每个能量为0.511MeV 。当正电子与原子核接触时，就会与核外电子发生湮灭，这就是阳电子炮的原理 。
在单位时间内2γ湮没的概率与样品中正电子所在处的电子密度成正比
所以正电子寿命τ与电子密度ne成反比,正电子所在处的电子密度越低,则正电子的寿命越长.
正电子湮没技术（Position Annihilation Technique，PAT），是一项较新的核物理技术，它利用正电子在凝聚物质中的湮没辐射带出物质内部的微观结构、电子动量分布及缺陷状态等信息。
正电子湮没技术具有许多独特的优点：
第一,它对样品的种类几乎没有什么限制（金属、半导体,或是绝缘体、化合物、高分子材料、单晶、多晶、纳米晶、非晶态或液晶）
第二,它所研究的样品一般不需要特殊制备,其制样方法简便易行.
第三,正电子湮没技术对材料中原子尺度的缺陷和各种相变非常灵敏.
正电子湮没技术在材料科学研究中的应用：空位型缺陷的研究，相转变方面的研究，非晶与纳米晶材料的研究。
对于能量低的正电子，单位时间发生双Y辐射的几率正比于正电子处的电子密度l。通常把正电子在样品中存在的时间称为正电子的寿命，它是湮没几率的倒数。因此，湮没几率愈大，正电子寿命就愈短。正电子的寿命和样品中电子的密度有关，而与正电子的速度无关。实验丧明，金属及合金中的正电子寿命大约为0.1—3.0ns。正电于湮没与缺陷有密切关系。正电子湮没技术是一种用于研究缺陷较理想的方法．通过对缺陷的分析，可用于研究形变，相变和辐照损伤，以及杂质对微观结构的影响等金属学问题。
二 中子散射及其应用
中子是电中性粒子。它具有波动性。常用的热中子波长约为10—100nm，相当于金属的原子间距。 中子束通过金属时会被散射，中子散射分为两种性质：一是弹性散射，即散射前后中子的能量不发生变化：二是非弹性散射，即散射时中子的能量产生损耗或者增大。
相对于x射线和电子衍时来说，中子衍射有鉴别力高，穿透性强、对磁结构反应灵敏等优点，它是x射线和电子分析技术的一个重要发展。不足之处是必须有高通量的中子源供给中子束．所需设备庞大，造价昂贵，并且实验所需要的时间较长。所以一般只有用其它分析方法无法解决时，才采用中予散射设备进行分析。可以用于确定晶体的结构、磁结构、缺陷分析等。
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