應(yīng)用正電子譜學(xué)

前言

正電子是電子的反粒子，是人類發(fā)現(xiàn)的第一個反物質(zhì)。正電子進(jìn)人物質(zhì)后遇電子發(fā)生湮沒，也可與一個電子結(jié)合形成電子偶素然后湮沒。正電子或電子偶素湮沒后均發(fā)射γ射線，這是質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量的典型例證。“應(yīng)用正電子譜學(xué)”是一門發(fā)展中的新興交叉學(xué)科，它以正電子為探針，研究低能正電子與物質(zhì)相互作用，利用現(xiàn)代核譜學(xué)方法精確測量湮沒參數(shù)，從而得到有關(guān)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有用信息。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，正電子譜學(xué)已在凝聚態(tài)物理、原子分子物理、材料科學(xué)和化學(xué)中得到廣泛應(yīng)用，特別是正電子發(fā)射斷層顯像(PET)在醫(yī)學(xué)診斷中有其獨(dú)到之處。武漢大學(xué)正電子實(shí)驗(yàn)室是國內(nèi)最早開展正電子研究的單位之一，也是國際正電子學(xué)界一個活躍的研究群體。自1982年以來，長期致力于用正電子湮沒研究固體缺陷和材料的微結(jié)構(gòu)。近年來，積極開展新型正電子束及正電子物理等基礎(chǔ)研究。已取得一批具有國際先進(jìn)水平的成果，共發(fā)表論文300余篇，多次在國際學(xué)術(shù)會議上作邀請報告。學(xué)術(shù)帶頭人王少階教授分別任國際正電子湮沒顧問委員會委員和國際正電子與電子偶素化學(xué)委員會委員。研究項目“用正電子湮沒研究凝聚態(tài)物質(zhì)的缺陷與相變”及“用正電子譜學(xué)表征高聚物微結(jié)構(gòu)”分別于1989年、1997年獲國家教委科技進(jìn)步二等獎；“用正電子研究材料中納米尺度微結(jié)構(gòu)”于2003年獲湖北省自然科學(xué)一等獎。并于今年5月成功主辦第9屆國際正電子與電子偶素化學(xué)會議。《應(yīng)用正電子譜學(xué)》一書反映了武漢大學(xué)正電子實(shí)驗(yàn)室20多年來的科研路徑和研究成果，凝聚著探索過程中的艱辛和快樂。

內(nèi)容概要

　　《應(yīng)用正電子譜學(xué)》系統(tǒng)介紹了正電子的產(chǎn)生及湮沒特性、電子偶素的形成與湮沒機(jī)制、正電子與固體和表面相互作用等基本理論，常用正電子湮沒實(shí)驗(yàn)方法與低能正電子束實(shí)驗(yàn)技術(shù)；并結(jié)合作者的科研成果，以豐富的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳盡介紹了正電子譜學(xué)在凝聚態(tài)物理、化學(xué)、原子分子物理以及若干重要材料如金屬和合金、聚合物、半導(dǎo)體、納米材料微結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用；最后，對正電子發(fā)射斷層顯像儀(PET)在醫(yī)學(xué)診斷中的獨(dú)特應(yīng)用以及近年正電子譜學(xué)的新進(jìn)展進(jìn)行了評述。　　正電子是電子的反粒子，是人類發(fā)現(xiàn)的第一個反物質(zhì)。正電子遇電子發(fā)生湮沒，也可與一個電子結(jié)合形成電子偶素然后湮沒。正電子或電子偶素湮沒后均發(fā)射特征γ射線，利用現(xiàn)代核譜學(xué)方法可精確測量其湮沒參數(shù)，從而得到有關(guān)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的有用信息。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，已形成一門獨(dú)具特色的新興交叉學(xué)科——應(yīng)用正電子譜學(xué)，它以正電子為探針，以現(xiàn)代核譜學(xué)實(shí)驗(yàn)方法為工具，重點(diǎn)研究低能正電子和物質(zhì)相互作用。

作者簡介

王少階，男，1942年生，湖北武漢人。1966年畢業(yè)于清華大學(xué)，1986-1987年任美國密蘇里大學(xué)客座教授，1988年任武漢大學(xué)教授，1990年批準(zhǔn)為博士生導(dǎo)師，1988-1991年任武漢大學(xué)物理系主任，1993-1994年任瑞士PaulScllerrerInstitute研究所客座科學(xué)家，2001年任武漢大學(xué)核固體物理實(shí)驗(yàn)室主任。此外，1997-2003年任湖北省副省長，2003-2008年任湖北省政協(xié)副主席，2003年至今任全國政協(xié)常委。主要學(xué)術(shù)兼職有：199－2000年任湖北省核學(xué)會理事長，1992年至今任中國核學(xué)會理事、常務(wù)理事，199l－2000年任中國核物理學(xué)會常務(wù)理事、副理事長，1997-2006年任國際正電子湮沒顧問委員會委員，2002年至今任國際正電子與電子偶素化學(xué)委員會委員。長期從事正電子物理與材料科學(xué)研究，致力于用正電子湮沒譜學(xué)研究凝聚態(tài)物質(zhì)的微結(jié)構(gòu)，并取得一批具有國際先進(jìn)水平的成果。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表科研論文220余篇，多次在國際學(xué)術(shù)會議上作邀請報告。主持的項目“用正電子湮沒研究凝聚態(tài)物質(zhì)的缺陷與相變”及“用正電子譜學(xué)表征高聚物微結(jié)構(gòu)”分別于1989年、1997年獲國家教委科技進(jìn)步二等獎；“用正電子研究材料中納米尺度微結(jié)構(gòu)”于2003年獲湖北省自然科學(xué)一等獎。

書籍目錄

總序前言第1章 正電子譜學(xué)基礎(chǔ)1.1 引言1.2 正電子湮沒1.2.1 正電子湮沒圖像1.2.2 正電子湮沒率1.2.3 正電子波長1.2.4 正電子在凝聚物質(zhì)中的湮沒1.2.5 正電子在固體中的注入深度1.2.6 主要正電子湮沒參數(shù)1.3 電子偶素的形成與湮沒1.3.1 電子偶素能級和大小1.3.2 湮沒選擇定則1.3.3 湮沒率和壽命1.3.4 湮沒能譜1.3.5 電子偶素的形成和俄勒模型1.3.6 電子偶素探測技術(shù)1.4 正電子譜學(xué)的特點(diǎn)及應(yīng)用1.4.1 正電子譜學(xué)的特點(diǎn)1.4.2 正電子譜學(xué)的主要應(yīng)用領(lǐng)域參考文獻(xiàn)第2章 正電子譜學(xué)實(shí)驗(yàn)方法2.1 正電子源2.2 愎庾猶講餳際?2.2.1 閔湎哂胛鎦氏2.2.2 愎庾猶講餛2.3 正電子壽命測量2.3.1 快一慢符合壽命譜儀2.3.2 快一決符合正電子壽命譜儀2.3.3 正電子壽命譜儀能窗調(diào)節(jié)方法2.3.4 正電子壽命譜的分析2.4 多普勒展寬測量2.4.1 多普勒展寬測量原理及裝置2.4.2 多普勒展寬譜的分析2.5 雙探頭符合多普勒展寬技術(shù)2.6 角關(guān)聯(lián)測量技術(shù)參考文獻(xiàn)第3章 正電子與固體的相互作用3.1 正電子的熱化和擴(kuò)散3.1.1 正電子的背散射3.1.2 溝道效應(yīng)3.1.3 正電子的熱化3.1.4 正電子的擴(kuò)散3.2 正電子的捕獲與湮沒過程3.2.1 正電子的捕獲3.2.2 正電子與表面的相互作用3.2.3 正電子的湮沒過程3.2.4 電子偶素的形成3.3 正電子的捕獲模型3.3.1 捕獲模型3.3.2 正電子捕獲系數(shù)參考文獻(xiàn)第4章 慢正電子束及其在表面和界面研究中的應(yīng)用4.1 引言4.2 正電子束發(fā)展簡史4.3 正電子束的產(chǎn)生和輸運(yùn)4.3.1 正電子源4.3.2 正電子慢化4.3.3 正電子束流的輸運(yùn)4.3.4 慢正電子的加速4.3.5 脈沖束和正電子壽命測量4.3.6 靶室及探測系統(tǒng)4.4 缺陷深度分布4.4.1 慢正電子與固體表面相互作用4.4.2 正電子注入深度分布4.4.3 缺陷深度分布4.5 慢正電子束在材料表面、界面和薄膜研究中的應(yīng)用4.5.1 半導(dǎo)體薄膜材料中的缺陷4.5.2 異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面特性4.5.3 離子注入產(chǎn)生的缺陷4.5.4 低介電常數(shù)材料孔洞分布4.5.5 聚合物表面結(jié)構(gòu)4.6 慢正電子束技術(shù)的新進(jìn)展4.6.1 低能正電子衍射4.6.2 正電子誘發(fā)俄歇電子能譜4.6.3 正電子微束4.6.4 自旋極化正電子束參考文獻(xiàn)第5章 正電子與電子偶素化學(xué)5.1 液滴模型5.2 電子偶素形成機(jī)制5.3 液體中的正電子和電子偶素5.3.1 氣泡模型5.3.2 自由體積模型5.3.3 氣泡模型與角關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)5.3.4 電子偶素的化學(xué)淬滅5.4 氣體中的正電子和電子偶素5.4.1 氣體介質(zhì)中正電子的熱化5.4.2 純氣體介質(zhì)中正電子的湮沒率5.4.3 氣體介質(zhì)中o－Ps湮沒率5.5 電子偶素的磁淬滅5.6 應(yīng)用5.6.1 甲烷中的電子偶素湮沒特性5.6.2 電子偶素微探針在化學(xué)中的應(yīng)用參考文獻(xiàn)第6章 正電子譜學(xué)在金屬和合金研究中的應(yīng)用6.1 引言6.2 金屬間化合物空位形成焓的測定6.3 淬火、輻照及形變6.4 氫脆及氫化物的研究6.4.1 氫脆6.4.2 氫化物6.5 金屬和合金的相變6.5.1 時效硬化6.5.2 晶體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變6.5.3 馬氏體相變6.6 腐蝕和疲勞缺陷6.6.1 腐蝕6.6.2 疲勞6.7 非晶、準(zhǔn)晶及納米晶的研究6.7.1 非晶6.7.2 準(zhǔn)晶6.7.3 微晶和納米晶6.8 正電子微束的應(yīng)用6.9 無損檢測的研究6.10 結(jié)語參考文獻(xiàn)第7章 聚合物中的正電子湮沒7.1 聚合物的結(jié)構(gòu)與自由體積7.2 聚合物中的正電子湮沒、壽命譜的離散和連續(xù)譜分析……第8章 正電子譜學(xué)半導(dǎo)體缺陷研究中的應(yīng)用第9章 納米材料微結(jié)構(gòu)的正電子研究第10章 正電子在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用第11章 正電子譜學(xué)的新進(jìn)展參考文獻(xiàn)附錄A 正電子學(xué)科歷屆國際、國內(nèi)會議的舉辦時間、地點(diǎn)及單位后記

章節(jié)摘錄

插圖：

后記

《長江科學(xué)技術(shù)文庫》在湖北省廣大科技、教育、出版工作者的共同努力下，已同讀者見面了。它是湖北文化建設(shè)中的又一朵奇葩，是集體協(xié)作的碩果。《長江科學(xué)技術(shù)文庫》各分卷主編人選，先由湖北省科學(xué)技術(shù)廳、湖北省教育廳、湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會三家按照“科研成果要有特色并達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先”這一標(biāo)準(zhǔn)分別推薦，并由文庫策劃組再廣泛征求各界科技工作者的意見后提出的；最后由文庫編委會研究決定。大體而論，文庫各卷所反映的科研成果，在國內(nèi)乃至國際上可占有一席之地。出版卷帙如此浩繁，涉及科技領(lǐng)域如此廣泛，反映的科技信息如此豐富，顯示的地方色彩如此濃重的大型科技專著，在湖北科技界尚屬首次。在《長江科學(xué)技術(shù)文庫》的組織、編輯工作中，湖北省有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)及省有關(guān)部門，如湖北省教育廳、湖北省科學(xué)技術(shù)廳、湖北省新聞出版局、湖北省科學(xué)技術(shù)協(xié)會、湖北長江出版集團(tuán)，自始至終參與了各階段的工作，并對文庫出版在財力上給予了巨大支持。廣大科技工作者對文庫的編寫和出版工作也極為關(guān)心，如湖北省科學(xué)技術(shù)廳原廳長岳勇同志對文庫的出版工作關(guān)心頗多，幫助很大；謝鑒衡、張啟發(fā)等院士還分別寫來了熱情洋溢的賀信。在此文庫出版之際，謹(jǐn)對上述單位和個人致以衷心的感謝!

編輯推薦

《應(yīng)用正電子譜學(xué)》理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，內(nèi)容新穎、實(shí)用性強(qiáng)。可供凝聚態(tài)物理、材料科學(xué)、高分子物理與化學(xué)、醫(yī)學(xué)和正電子物理等領(lǐng)域的科研工作者閱讀，也可作為高等學(xué)校有關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生和研究生的教科書和參考書。

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