低能正电子碰撞纯厚靶特征X射线产额成分分析

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:xxk2010
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正电子致原子内壳层电离截面不仅可以帮助我们更好的了解正电子与物质相互作用机制,还可以完善核科学领域软件数据库,并且在材料科学、放射性治疗等领域也有广泛应用。正电子致原子电离截面可以通过测量特征X射线产额法、测量俄歇电子产额法等方法得到。其中,测量特征X射线产额法使用最为广泛,因此实验特征X射线产额的准确获取有助于得到精确的正电子致原子内壳层电离截面数据,从而促进上述领域的发展。低能正电子碰撞纯厚靶时,特征X射线不仅由初级入射正电子直接致靶原子电离产生,碰撞过程中产生的湮灭光子、次级电子、背散射正电子等次级粒子也会对特征X射线的计数产生贡献。目前其他组已发表的实验数据中,在采用厚靶方法由特征X射线产额获得正电子致原子内壳层电离截面时,都没有考虑上述各次级粒子对特征X射线产额的贡献份额。另外,在慢正电子束流装置中,如果通过加负高压的方式,利用靶室中非均匀电磁场加速正电子束流至所需能量时,一部分背散射正电子在靶室电磁场的作用下可能会重新与靶碰撞,产生特征X射线。因此,使用厚靶方法得到正电子致原子内壳层电离截面时,需要对实验特征X射线产额成分进行细致分析,以修正得到正电子直接碰撞原子引起其内壳层电离的那部分实验特征X射线产额。基于以上原因,本论文开展了以下工作:(1)使用PENELOPE-2008软件模拟10keV以下正电子碰撞纯厚靶(AL、Ti、Ag、W),得到湮灭光子、背散射正电子以及次级电子对特征X射线产额的贡献份额。(2)使用Geant4-10.04软件构建与实验一致的靶室非均匀电磁场,得到10keV以下正电子碰撞纯厚靶(Al、Ti、Ag、W)靶室电磁场的存在对特征X射线产额的影响。(3)处理得到10keV以下正电子与纯厚靶碰撞实验特征X射线产额,结合上述粒子贡献份额对产额进行修正,得到正电子直接致原子电离引起的特征X射线产额,并将修正前后实验特征X射线产额与基于DWBA电离截面的理论产额进行比较。论文得到的结论如下:(1)低能正电子碰撞纯厚靶(Al、Ti、Ag、W)时,特征X射线计数不仅由初级正电子贡献,碰撞过程中产生的湮灭光子、背散射正电子、次级电子也会贡献特征X射线计数。随着入射正电子能量的增加,湮灭光子的贡献份额减小。如使用加负高压方式加速正电子束流,除上述粒子的贡献外,靶室电磁场的存在导致一部分背散射正电子再次与靶碰撞对特征X射线计数产生影响。(2)利用厚靶方法测量低能正电子碰撞靶原子特征X射线产额进而得到电离截面数据时,不考虑湮灭光子、背散射正电子、次级电子对产额的贡献份额将导致结果被严重高估。(3)通过加负高压的方式加速正电子束流,电磁场对低能正电子碰撞厚靶特征X射线产额的影响与靶的大小有关,靶半径越大,影响越显著,例如:用本工作发展的方法得到的估算结果表明5-9keV正电子碰撞纯厚W大靶(半径=1.25cm)时,电磁场对特征X射线产额的贡献在11%左右,碰撞W小靶(半径=0.75cm)时,电磁场的贡献在6%左右。(4)经修正得到的低能正电子直接致原子(Al、Ti、Ag、W)电离引起的特征X射线产额随能量的变化趋势与基于DWBA理论电离截面经积分计算得到的产额随能量的变化趋势一致。
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