正电子湮没寿命谱测量方法和系统技术方案

本公开涉及核谱学技术领域，公开正电子湮没寿命谱测量方法。该方法包括：接收第一判选信号和第二判选信号通过幅值判别得到第一起始信号和第二起始信号；将第一起始信号与第二起始信号进行或运算生成触发信号；响应触发信号在设定时间内接收第一探测信号和第二探测信号；判断第一探测信号的幅值及第二探测信号的幅值与第一幅值及第二幅值的匹配情况得到第一判断结果及第二判断结果，并计算第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差及第二时间差；据第一判断结果并统计第一时间差获得第一寿命图谱，据第二判断结果并统计第二时间差获得第二寿命图谱，将第一寿命图谱与第二寿命图谱叠加得到正电子湮没寿命谱。使用该方法提高探测信号的利用率。

【技术实现步骤摘要】
正电子湮没寿命谱测量方法和系统
本公开涉及核谱学和核探测
，具体而言，涉及一种正电子湮没寿命谱测量方法和正电子湮没寿命谱测量系统。
技术介绍
正电子湮没测量技术为研究材料内部微观结构提供了独具特色的无损表征方法，其中，最为常用和最具特点的正电子湮没寿命谱测量技术，正电子湮没寿命谱测量技术不仅可以判断出材料中缺陷的类型以及尺寸，而且能够测量出不同缺陷的相对浓度。参照图1所示的正电子湮没寿命谱测量仪的结构示意图；正电子湮没寿命谱测量仪(后面简称谱仪)通常使用两个BaF2探测器分别作为起始探头(对应探测22Na发射的1.28MeV级联伽马信号)和终止探头(对应探测正电子发生湮没后放出的0.511MeV湮没伽马信号)，经过恒比定时微分甄别器(CFDD)的能量阈值选择及恒比定时分别输出1.28MeV伽马光子的时间信号和0.511MeV伽马光子的时间信号，两信号的时间差(其中，终止信号延时输出)经过时幅转换器(TAC)转换为幅值进入多道分析器(MCA)，利用终端(PC)上对应的数据收集软件进行采谱即可得到正电子湮没寿命图。表征正电子湮没寿命谱测量仪性能的主要参数有时间分辨率和有效符合计数率两个参数。伽马探测器的性能是制约这两个参数好坏的首要因素。为了获得较高的时间分辨率，实验室早期大多使用发光衰减常数较短的塑料闪烁体，与具有较快时间响应的光电倍增管耦合组成的闪烁探测器。但是，由于塑料闪烁体密度小，对伽马射线的探测效率较低，导致测量系统的符合计数率低下，需要较长的测量时间以保证足够的统计计数要求。近些年实验室通常采用BaF2(氟化钡)晶体替代塑料闪烁体。BaF2(氟化钡)闪烁体具有更短衰减常数的发光成分，而且其密度较大、原子序数高，由其与光电倍增管组成的闪烁探测器在保障谱仪高时间分辨率的同时可以有效提高谱仪的符合计数率。除了优化探测器性能外，在保证正电子湮没寿命测量高时间分辨率的要求下，为了进一步提高有效符合计数率，还可采用提高正电子放射源强度的方法，然而这不但造成偶然符合背底成分的增加，而且增加了测量系统的死时间，一定程度上会影响时间分辨响应函数的形状，造成实际测量谱的失真。正电子湮没寿命谱测量仪中两个闪烁探测器的探测效率是提高谱仪最终符合计数率的关键因素。常规测量系统中，通过能量选择(能窗)来判断探测器探测到的信号是1.28MeV伽马信号还是0.511MeV伽马信号，并人为定义对应的起始信号探测器和终止信号探测器，同时采用快-快或者快-慢符合方式，从能量上和时间上判定是否同一湮没事件。对于每一次正电子湮没事例，测量系统中的两个探测器探测到1.28MeV起始时间信号的几率是完全相同的(同理，探测到湮没伽马0.511MeV停止时间信号的几率是相同的)。对于两个探测器而言，原理上没有区别，任意一个探测器都能探测到上述两种伽马光子信号，既可作为起始信号探测器也可作为终止信号探测器。一个探测器是起始时间探测器还是停止时间探测器，完全取决于电子学系统对脉冲信号能窗的选择。也就是说，按照信号能窗选择的要求，人为定义了一个探测器作为起始时间探测器，另一个作为停止时间探测器。因此，当用做探测停止信号的探测器探测到一个起始时间信号时，由于能窗选择的要求而成为一个无效事例，反之亦然。可见，至少一半的有效正电子湮没事例由于探测器能窗选择的要求而没有被采集到。因此，有必要研究一种新的正电子湮没寿命谱测量方法和正电子湮没寿命谱测量系统。需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的在于提供一种正电子湮没寿命谱测量方法和正电子湮没寿命谱测量系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。根据本公开的一个方面，提供一种正电子湮没寿命谱测量方法，包括：接收第一判选信号通过幅值判别得到第一起始信号，接收第二判选信号通过幅值判别得到第二起始信号；将所述第一起始信号与所述第二起始信号进行或运算生成触发信号；响应所述触发信号，在设定时间内接收第一探测信号和第二探测信号；判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；根据所述第一判断结果并统计所述第一时间差获得第一寿命图谱，根据所述第二判断结果并统计所述第二时间差获得第二寿命图谱，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，以得到正电子湮没寿命谱。在本公开的一种示例性实施例中，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，包括：将所述第一寿命图谱的零时刻与所述第二寿命图谱的零时刻的重合；依次将所述第一寿命图谱的多个相同时间间隔内的统计计数与所述第二寿命图谱的对应多个相同时间间隔内的统计计数对应相加。在本公开的一种示例性实施例中，判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；包括：当所述第一探测信号的幅值为所述第一幅值且所述第二探测信号的幅值为所述第二幅值时得到第一判断结果，当所述第一探测信号的幅值为所述第二幅值且所述第二探测信号的幅值为所述第一幅值得到第二判断结果；根据所述第一判断结果计算所述第二探测信号至所述第一探测信号的时间差以得到所述第一时间差，根据所述第二判断结果计算所述第一探测信号至所述第二探测信号的时间差以得到所述第二时间差。在本公开的一种示例性实施例中，所述第一探测信号以及所述第一判选信号由第一分路器把第一测量信号分成两路得到，以及所述第二探测信号以及所述第二判选信号由第二分路器把第二测量信号分成两路得到。在本公开的一种示例性实施例中，所述第一测量信号由第一探测器探测第一伽马光子而生成，以及所述第二测量信号由第二探测器探测第二伽马光子而生成；其中，所述第一探测器与待测样品之间的距离和所述第二探测器与所述待测样品之间的距离相同，且所述第一探测器以及所述第二探测器与所述待测样品呈设定角度设置。根据本公开的一个方面，提供一种正电子湮没寿命谱测量系统，包括：起始信号生成单元，用于接收第一判选信号通过幅值判别得到第一起始信号，以及用于接收第二判选信号通过幅值判别得到第二起始信号；触发信号生成单元，用于将所述第一起始信号与所述第二起始信号进行或运算生成触发信号；接收单元，用于响应所述触发信号，在设定时间内接收第一探测信号和第二探测信号；波形分析单元，用于判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；图谱处理单元，用于根据所述第一判断结果并统计所述第一时间差获得第一寿命图谱，根据所述第二判断结果并统计所述第二时间差获得第二寿命图谱，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，以得到正电子湮没寿命谱。在本公开的一种示例性实施例中，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，包括：将所述第一寿命图谱的零时刻与所述第二寿命图谱的零时刻的重合；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，包括：接收第一判选信号通过幅值判别得到第一起始信号，接收第二判选信号通过幅值判别得到第二起始信号；将所述第一起始信号与所述第二起始信号进行或运算生成触发信号；响应所述触发信号，在设定时间内接收第一探测信号和第二探测信号；判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；根据所述第一判断结果并统计所述第一时间差获得第一寿命图谱，根据所述第二判断结果并统计所述第二时间差获得第二寿命图谱，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，以得到正电子湮没寿命谱。

【技术特征摘要】
1.一种正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，包括：接收第一判选信号通过幅值判别得到第一起始信号，接收第二判选信号通过幅值判别得到第二起始信号；将所述第一起始信号与所述第二起始信号进行或运算生成触发信号；响应所述触发信号，在设定时间内接收第一探测信号和第二探测信号；判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；根据所述第一判断结果并统计所述第一时间差获得第一寿命图谱，根据所述第二判断结果并统计所述第二时间差获得第二寿命图谱，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，以得到正电子湮没寿命谱。2.根据权利要求1所述的正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，将所述第一寿命图谱与所述第二寿命图谱叠加，包括：将所述第一寿命图谱的零时刻与所述第二寿命图谱的零时刻的重合；依次将所述第一寿命图谱的多个相同时间间隔内的统计计数与所述第二寿命图谱的对应多个相同时间间隔内的统计计数对应相加。3.根据权利要求1所述的正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，判断所述第一探测信号的幅值以及所述第二探测信号的幅值与第一幅值以及第二幅值的匹配情况以得到第一判断结果以及第二判断结果，并计算所述第一探测信号与第二探测信号之间的第一时间差以及第二时间差；包括：当所述第一探测信号的幅值为所述第一幅值且所述第二探测信号的幅值为所述第二幅值时得到第一判断结果，当所述第一探测信号的幅值为所述第二幅值且所述第二探测信号的幅值为所述第一幅值得到第二判断结果；根据所述第一判断结果计算所述第二探测信号至所述第一探测信号的时间差以得到所述第一时间差，根据所述第二判断结果计算所述第一探测信号至所述第二探测信号的时间差以得到所述第二时间差。4.根据权利要求1所述的正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，所述第一探测信号以及所述第一判选信号由第一分路器把第一测量信号分成两路得到，以及所述第二探测信号以及所述第二判选信号由第二分路器把第二测量信号分成两路得到。5.根据权利要求4所述的正电子湮没寿命谱测量方法，其特征在于，所述第一测量信号由第一探测器探测第一伽马光子而生成，以及所述第二测量信号由第二探测器探测第二伽马光子而生成；其中，所述第一探测器与待测样品之间的距离和所述第二探测器与所述待测样品之间的距离相同，且所述第一探测器以及所述第二探测器与所述待测样品呈设定角度设置。6.一种正电子湮没寿命谱测量系统，其特征在于，包括：起始信号生成单元，用于接收第一判选信号通过幅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝义，韩振杰，刘福雁，况鹏，张鹏，曹兴忠，章志明，魏龙，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11