正电子慢化器
专利汇可以提供正电子慢化器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种改进的 正 电子 慢化器，有筒体(1)、绝缘环(3)、栅极网(5)，其慢化体层(4)的构成是含微孔隙的金属材料层，特别是发泡金属、或金属细丝团成的层、或多层金属细丝织成的栅栏或网。所述金属材料为镍、钨、钽、钼、铌、 铜 、金中的一种。本 发明 慢化器其慢化效率为现有在用的慢化器的约4倍，且工作 稳定性 好，在非超高 真空 度下可长期工作，且制备工艺简单易行，成本低，成品率高。，下面是正电子慢化器专利的具体信息内容。
1.一种正电子慢化器，有放置慢化体的筒体，其特征是所述慢化体 是一种含微孔隙的金属材料层；所述金属材料对正电子来说具有负的功 函数。
2.按权利要求1所述的正电子慢化器，其特征是所述含微孔隙的金 属材料层由发泡金属构成。
3.按权利要求2所述的正电子慢化器，其特征是所述发泡金属孔隙 孔径在3.2埃以上。
4.按权利要求1所述的正电子慢化器，其特征是所述含微孔隙的金 属材料层是由所述金属材料细丝经不规则团成的层。
5.按权利要求4所述的正电子慢化器，其特征是所述金属材料细丝 的直径为1-25微米之间。
6.按权利要求1所述的正电子慢化器，其特征是所述含微孔隙的金 属材料层是由所述金属材料细丝织成的栅栏或网作为一个单元层，并由 一个或多个所述单元层所构成。
7.按权利要求6所述的正电子慢化器，其特征是所述金属细丝的直 径为1-25微米之间。
8.按权利要求6所述的正电子慢化器，其特征是所述各单元层之间 可施加不同偏压。
9.按权利要求1-8中任一个所述的正电子慢化器，其特征是所述金 属材料是镍、钨、钽、钼、铌、铜、金中的一种。
技术领域
背景技术
正电子慢化已有的方法之一是电场、磁场降速法，此法由于初始正电 子能量为连续分布而会顾此失彼。方法之二是用能量分析器筛选出某一 窄宽度，例如1eV的特定能量正电子，此法效率很低，从0-106eV连续 分布的正电子群中选出1eV宽度的正电子其可能的效率只有10-6。比较有 效的方法是采用设置有慢化体的慢化器，高能正电子打入由具有负的功 函数的固体材料构成的慢化体，高能正电子因损失能量而慢化，扩散到 表面附近的部分正电子会从材料表面发射出来，能量为eV量级，通过栅 极把这些慢正电子收集起来，加速从而形成单色正电子束。以上所述慢 化器出现以来的几十年间已有多种慢化体被采用过，其中有镀铬的云母、 金—云母、烟熏MgO、碳化硼、碳化金、真空退火钨、SiC等，还曾有使 用过惰性气体作为慢化体的，虽然它的慢化效率较高(约为7×10-3)，但 使用不便。在这些慢化体中至今使用最广泛、效率较高的要数真空2200℃ 退火的钨百叶窗式慢化体，但钨的退火温度很高，处理起来困难，此种 慢化体的钨是一种很薄的箔，制备不易，废品率高。此外，虽然它相对 来说还算稳定，可以在较差的真空环境下工作，但在空气中暴露后效率 仍会下降，例如暴露12小时后效率下降18％左右，必须再次退火以恢复 原来的效率。
本发明的目的是提供一种正电子慢化器，其慢化体获得容易，处理简 单易行，制备方便，效率较高，运行稳定。
发明内容
一种正电子慢化器，有放置慢化体的筒体，其特征是所述慢化体是一 种含微孔隙的金属材料层，所述金属材料对正电子来说具有负的功函数。
所述含微孔隙的金属材料层的优选方案之一是所述材料是发泡镍；
所述含微孔隙的金属材料层的优选方案之二是由金属细丝团成的薄 层；
所述含微孔隙的金属材料层的优选方案之三是金属细丝织成的一层 或多层栅或网。
所述金属材料优选采用镍(Ni)、钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、铌(Nb)、 铜(Cu)、金(Au)等。
通过在慢正电子束流装置上进行的一系列实验，本发明人发现，本 发明的慢化器有几个明显的优点：
1.对正电子慢化效率高，发泡镍的慢化效率是2×10-4，钨丝团成 的薄层的慢化效率是2.1×10-4，为排列成百叶窗式钨箔(厚度 为50μm)的4倍。
2.发泡镍的退火温度仅1100℃，退火容易。
3.慢化体工作稳定性好，在非超高真空度下，可长时间工作(效 率一年未见明显下降)。
4.材料成本低，制作费用低，成品率高。
5.大大降低了实验的复杂性。
附图说明
图1是本发明正电子慢化器的结构示意图；
图2是本发明正电子慢化器第一实施例采用的发泡镍慢化体示意图；
图3(a)、(b)分别是本发明正电子慢化器第一实施例采用的发泡镍 慢化体的扫描电镜照片及微孔洞数量-尺寸曲线图；
图4(a)、(b)分别是本发明正电子慢化器第一实施例采用的发泡镍 慢化体发射出的慢正电子积分和微分能谱图；
图5是本发明正电子慢化器第二实施例采用的金属细丝团成的薄层慢 化体示意图；
图6是本发明正电子慢化器第三实施例采用的金属丝构成的多层栅或 网慢化体示意图。
具体实施方式
图1是本发明正电子慢化器的结构示意图。图中虚框部分为慢化器。
1是无磁不锈钢筒，2是22Na正电子放射源，3是聚四氟乙烯绝缘材料 环，4是慢化体，5是栅极网，慢化体相对与栅极网处于高电位。放射源 置于慢化器前，衰变产生的正电子射向慢化体，从慢化体表面发射出来 的慢正电子在栅极的吸引下被收集。
图2是本发明正电子慢化器第一实施例的慢化体示意图。
在本例中慢化体是一种发泡金属镍材料形成的层，厚2mm(未退火)， 体密度为0.211g/cm3(相当于纯Ni密度的2.37％)，面质量密度为 40mg/cm2，熔点1445℃，发泡镍经1100℃退火处理1小时。其慢化效率 为2×10-4。其它的金属如钨(W)、铜(Cu)、钽(Ta)、钼(Mo)、铌(Nb)、 金(Au)等，只要能够把它们制成泡沫状，均可替代发泡镍作为慢化体。
图3(a)是本例中所用发泡镍慢化体的扫描电镜照片，图3(b)是 不同尺寸的孔径数量分布曲线图，孔径尺寸计算以下面两条标准为原则：
a.以表层实际孔径为准
b.测量方向以平行于图象为准
根据以上两条原则进行检测分析，发现发泡镍慢化体微孔洞的尺寸 主要处于170μ-230μ之间，最小孔径为20μ，最大孔径为450μ。
我们进一步计算出，能够产生慢正电子的发泡镍的最小孔径为3.2 埃。在此结果指导下，如果能够掌握生产孔径尺寸到几个埃的技术，那 么将进一步极大地提高慢正电子的慢化效率，甚至会带来突破性的结果。
计算推导如下：
从慢化体发射出来的慢正电子在它的像电荷作用下可以看作是经典 地沿慢化体表面跳跃：
系统势能V(r)-e2/4y
基态波函数
基态能量
正电子与表面平均距离
符号意义：π， 为常数
m，e为正电子的质量电荷
r正电子与表面距离 a’＝4a0(a0为玻尔半径)
图4(a)和(b)分别是从发泡镍慢化体表面发射出的正电子的积分 和微分能谱图。从图4(b)微分图可看出从该慢化体发射的慢正电子的 能量宽度(FWHN约为2eV)。
图5是本发明正电子慢化器第二实施例采用金属细丝团成的薄层慢 化体示意图。
在本例中慢化体是由直径为Φ15微米的钨丝经不规则团成的层，其 多孔性质由任意交错的钨丝之间的空间来形成。钨丝团成的薄层厚度范 围为1mm至3mm，面密度为40mg/cm2，钨丝线径1微米至25微米均可， 但越细效果越好，退火温度在1100℃至2200℃之间均会有良好的慢化效 果，1100℃退火1小时下的慢化效率为2.1×10-4。其它的金属丝如镍(Ni) 丝、铜(Cu)丝、钽(Ta)丝、钼(Mo)丝、铌(Nb)丝、金(Au)丝 均可替代钨丝。
图6是本发明正电子慢化器第三实施例满化体示意图。
在本例中的慢化体是由直径范围为Φ1微米至Φ25微米(越细效率 越好)的钨丝织成栅栏或网作为一个单元层，由一个或多个单元层构成 厚度为1mm至3mm的慢化体层，单元层数依达到质量面密度为40mg/cm2 而定。层间可以加不同的偏压。退火温度范围1100℃至2200℃，退火时 间半小时至3小时。慢化效率高于前述第一和第二实施例中的慢化体的 慢化效率。其它的金属丝如镍(Ni)丝、铜(Cu)丝、钽(Ta)丝、钼 (Mo)丝、铌(Nb)丝、金(Au)丝均可替代钨丝。
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