一种原位测量材料微结构演变的设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种原位测量材料微结构演变的设备及方法，其包括：脉冲电源，所述脉冲电源的正负极分别用于电连接待测产品的正负极；放射源，所述放射源用于向所述待测产品射出正电子；以及探测分析单元，所述探测分析单元用于探测所述放射源向所述待测产品射出正电子过程中产生的光子信息，并分析生成待测产品的正电子寿命谱或者多普勒展宽谱。本发明专利技术实施例提供的一种原位测量材料微结构演变的设备及方法，由于脉冲电源可以对待测产品施加电脉冲使待测产品的性能发生一定程度的改变，而通过放射源向待测产品发出的正电子可以原位测量得到正电子寿命谱或者多普勒展宽谱，以对待测产品的微结构演变进行研究。品的微结构演变进行研究。品的微结构演变进行研究。

【技术实现步骤摘要】
一种原位测量材料微结构演变的设备及方法


[0001]本专利技术涉及核
，特别涉及一种原位测量材料微结构演变的设备及方法。

技术介绍

[0002]材料学的进步能够大力的推动多方面工业技术的发展。一种高性能新材料的发现，对于前沿科学的促进作用十分巨大。然而，新型材料的开发难度也很大。如何从微观出发，研究材料微结构影响其宏观性能的机理对新型材料的开发显得越来越重要。
[0003]相关技术中，金属作为使用非常广泛、机制比较基础的材料其本身微观机理的研究的手段是非常丰富的。但是，常规实验手段一般是采用高温高压或者危险化学品的方式对金属材料进行微观机理的研究，这些方式容易产生污染、且造成能源浪费、危险系数比较高。
[0004]因此，有必要设计一种新的原位测量材料微结构演变的设备及方法，以克服上述问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种原位测量材料微结构演变的设备及方法，以解决相关技术中常规实验手段难以得到金属材料的微观机理的问题。
[0006]第一方面，提供了一种原位测量材料微结构演变的设备，其包括：脉冲电源，所述脉冲电源的正负极分别用于电连接待测产品的正负极；放射源，所述放射源用于向所述待测产品射出正电子；以及探测分析单元，所述探测分析单元用于探测所述放射源向所述待测产品射出正电子过程中产生的光子信息，并分析生成待测产品的正电子寿命谱或者多普勒展宽谱。
[0007]一些实施例中，所述脉冲电源的正负极均固设有金属夹具，所述金属夹具分别通过导线与所述脉冲电源的正负极电连接，所述金属夹具用于固定所述待测产品和所述放射源。
[0008]一些实施例中，所述放射源的邻侧还设置有温度传感器，所述温度传感器位于两个所述金属夹具之间。
[0009]一些实施例中，所述探测分析单元包括：起始探测器和终止探测器，所述起始探测器连接有第一恒比定时甄别器，用于甄别所述正电子产生时的γ光子作为起始信号，所述终止探测器连接有第二恒比定时甄别器，用于甄别所述正电子湮没时的γ光子作为终止信号；时间幅度转换器，所述时间幅度转换器连接所述第一恒比定时甄别器和所述第二恒比定时甄别器，且所述时间幅度转换器用于判定起始信号和终止信号是否属于同一事件，并计算同一事件的起始信号与终止信号之间的时间差；以及多道分析器，所述多道分析器与所述时间幅度转换器连接，所述多道分析器用于接收多个事件的时间差，并统计出正电子寿命谱。
[0010]一些实施例中，所述时间幅度转换器与所述第二恒比定时甄别器之间连接有延时
器。
[0011]一些实施例中，所述探测分析单元包括：第一探测器和第二探测器，所述第一探测器和所述第二探测器分别用于探测所述正电子湮没时产生的两个方向相反的γ光子；符合器，所述符合器用于判断所述第一探测器和所述第二探测器探测的γ光子是否属于同一正电子湮没产生的，并输出门信号；以及互相连接的模数转换器和多道分析器，所述模数转换器与所述符合器连接，所述模数转换器用于接收所述门信号，并输出信号至所述多道分析器，所述多道分析器用于统计出多普勒展宽谱。
[0012]第二方面，提供了一种原位测量材料微结构演变的方法，其包括以下步骤：对设置于脉冲电源的正负极之间的待测产品施加电脉冲，并使用放射源向所述待测产品射出正电子；探测所述放射源向所述待测产品射出正电子过程中产生的光子信息，并分析生成待测产品的正电子寿命谱或者多普勒展宽谱。
[0013]一些实施例中，所述对设置于脉冲电源的正负极之间的待测产品施加电脉冲，并使用放射源向所述待测产品射出正电子，包括：控制所述脉冲电源在施加电脉冲的同时所述放射源射出正电子，且所述脉冲电源的脉冲电流密度为10A/mm2以下。
[0014]一些实施例中，所述对设置于脉冲电源的正负极之间的待测产品施加电脉冲，并使用放射源向所述待测产品射出正电子，包括：先控制所述脉冲电源对所述待测产品施加电脉冲，且所述脉冲电源的脉冲电流密度为30A/mm2以上；然后关闭所述脉冲电源并控制所述放射源向所述待测产品射出正电子。
[0015]一些实施例中，所述探测所述放射源向所述待测产品射出正电子过程中产生的光子信息，并分析生成正电子寿命谱或者多普勒展宽谱，包括：分别甄别所述正电子产生时的γ光子作为起始信号和所述正电子湮没时的γ光子作为终止信号；判定起始信号和终止信号是否属于同一事件，并计算同一事件的起始信号与终止信号之间的时间差；统计多个事件的时间差形成正电子寿命谱。
[0016]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
[0017]本专利技术实施例提供了一种原位测量材料微结构演变的设备及方法，由于脉冲电源可以对待测产品施加电脉冲使待测产品的性能发生一定程度的改变，而通过放射源向待测产品发出的正电子可以原位测量得到正电子寿命谱或者多普勒展宽谱，以对待测产品的微结构演变进行研究，因此，不需要使用高温高压或者危险化学品来进行处理，避免了环境污染，且相对更加节能、危险系数比较低。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本专利技术实施例提供的一种原位测量材料微结构演变的设备测量正电子寿命谱的结构示意图；
[0020]图2为本专利技术实施例提供的一种原位测量材料微结构演变的设备测量多普勒展宽谱的结构示意图。
[0021]图中：
[0022]1、脉冲电源；2、待测产品；3、金属夹具；
[0023]4、探测分析单元；
[0024]411、起始探测器；412、终止探测器；413、第一恒比定时甄别器；414、第二恒比定时甄别器；415、时间幅度转换器；416、延时器；
[0025]421、第一探测器；422、第二探测器；423、符合器；424、模数转换器；425、前置放大器；426、谱放大器；427、单道分析器；
[0026]43、多道分析器；44、计算机系统；5、铅块。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]正电子测量物质微结构信息的基本原理：射入固体中的正电子在经过一系列过程后，和物质中的电子发生双γ或三γ湮没(分别产生两个和三个γ光子)，用近代核谱学方法可精确测量湮没辐射的许多重要参数，从而得到有关物质微结构的重要信息。
[0029]其中最常用有正电子寿命、多普勒展宽等。正电子寿命的大小与正电子湮没处的电子密度相关，缺陷中电子密度比体态电子密度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于，其包括：脉冲电源(1)，所述脉冲电源(1)的正负极分别用于电连接待测产品(2)的正负极；放射源，所述放射源用于向所述待测产品(2)射出正电子；以及探测分析单元(4)，所述探测分析单元(4)用于探测所述放射源向所述待测产品(2)射出正电子过程中产生的光子信息，并分析生成待测产品(2)的正电子寿命谱或者多普勒展宽谱。2.如权利要求1所述的原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于：所述脉冲电源(1)的正负极均固设有金属夹具(3)，所述金属夹具(3)分别通过导线与所述脉冲电源(1)的正负极电连接，所述金属夹具(3)用于固定所述待测产品(2)和所述放射源。3.如权利要求2所述的原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于：所述放射源的邻侧还设置有温度传感器，所述温度传感器位于两个所述金属夹具(3)之间。4.如权利要求1所述的原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于，所述探测分析单元(4)包括：起始探测器(411)和终止探测器(412)，所述起始探测器(411)连接有第一恒比定时甄别器(413)，用于甄别所述正电子产生时的γ光子作为起始信号，所述终止探测器(412)连接有第二恒比定时甄别器(414)，用于甄别所述正电子湮没时的γ光子作为终止信号；时间幅度转换器(415)，所述时间幅度转换器(415)连接所述第一恒比定时甄别器(413)和所述第二恒比定时甄别器(414)，且所述时间幅度转换器(415)用于判定起始信号和终止信号是否属于同一事件，并计算同一事件的起始信号与终止信号之间的时间差；以及多道分析器(43)，所述多道分析器(43)与所述时间幅度转换器(415)连接，所述多道分析器(43)用于接收多个事件的时间差，并统计出正电子寿命谱。5.如权利要求4所述的原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于：所述时间幅度转换器(415)与所述第二恒比定时甄别器(414)之间连接有延时器(416)。6.如权利要求1所述的原位测量材料微结构演变的设备，其特征在于，所述探测分析单元(4)包括：第一探测器(421)和第二探测器(422)，所述第一探测器(421)和所述第二探测器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：文海懿，吴奕初，刘向兵，赵文增，张思敏，杨炫烨，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：