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第1章　正电子谱学基础1

1.1　引言1

1.2　正电子湮没4

1.2.1　正电子湮没图像4

1.2.2　正电子湮没率5

1.2.3　正电子波长5

1.2.4　正电子在凝聚物质中的湮没6

1.2.5　正电子在固体中的注入深度7

1.2.6　主要正电子湮没参数7

1.3 电子偶素的形成与湮没11

1.3.1　电子偶素能级和大小11

1.3.2　湮没选择定则12

1.3.3　湮没率和寿命13

1.3.4　湮没能谱14

1.3.5　电子偶素的形成和俄勒模型14

1.3.6　电子偶素探测技术15

1.4　正电子谱学的特点及应用18

1.4.1　正电子谱学的特点18

1.4.2　正电子谱学的主要应用领域20

参考文献23

第2章　正电子谱学实验方法24

2.1　正电子源24

2.2　γ光子探测技术25

2.2.1　γ射线与物质相互作用26

2.2.2　γ光子探测器28

2.3　正电子寿命测量30

2.3.1　快-慢符合寿命谱仪30

2.3.2　快-快符合正电子寿命谱仪31

2.3.3　正电子寿命谱仪能窗调节方法32

2.3.4　正电子寿命谱的分析33

2.4　多普勒展宽测量39

2.4.1　多普勒展宽测量原理及装置39

2.4.2　多普勒展宽谱的分析40

2.5　双探头符合多普勒展宽技术44

2.6　角关联测量技术47

参考文献51

第3章　正电子与固体的相互作用53

3.1　正电子的热化和扩散53

3.1.1　正电子的背散射53

3.1.2　沟道效应54

3.1.3　正电子的热化55

3.1.4　正电子的扩散58

3.2　正电子的捕获与湮没过程62

3.2.1　正电子的捕获62

3.2.2　正电子与表面的相互作用72

3.2.3　正电子的湮没过程73

3.2.4　电子偶素的形成74

3.3　正电子的捕获模型77

3.3.1　捕获模型77

3.3.2　正电子捕获系数79

参考文献80

第4章　慢正电子束及其在表面和界面研究中的应用84

4.1　引言84

4.2　正电子束发展简史84

4.3　正电子束的产生和输运86

4.3.1　正电子源86

4.3.2　正电子慢化87

4.3.3　正电子束流的输运90

4.3.4　慢正电子的加速92

4.3.5　脉冲束和正电子寿命测量92

4.3.6　靶室及探测系统93

4.4　缺陷深度分布94

4.4.1　慢正电子与固体表面相互作用94

4.4.2　正电子注入深度分布94

4.4.3　缺陷深度分布95

4.5　慢正电子束在材料表面、界面和薄膜研究中的应用96

4.5.1　半导体薄膜材料中的缺陷97

4.5.2　异质结构界面特性99

4.5.3　离子注入产生的缺陷101

4.5.4　低介电常数材料孔洞分布103

4.5.5　聚合物表面结构107

4.6　慢正电子束技术的新进展108

4.6.1　低能正电子衍射108

4.6.2　正电子诱发俄歇电子能谱109

4.6.3　正电子微束111

4.6.4　自旋极化正电子束111

参考文献111

第5章　正电子与电子偶素化学118

5.1　液滴模型118

5.2　电子偶素形成机制119

5.3　液体中的正电子和电子偶素121

5.3.1　气泡模型122

5.3.2　自由体积模型123

5.3.3　气泡模型与角关联实验124

5.3.4　电子偶素的化学淬灭125

5.4　气体中的正电子和电子偶素127

5.4.1　气体介质中正电子的热化127

5.4.2　纯气体介质中正电子的湮没率128

5.4.3　气体介质中o-Ps湮没率129

5.5　电子偶素的磁淬灭130

5.6　应用131

5.6.1　甲烷中的电子偶素湮没特性131

5.6.2　电子偶素微探针在化学中的应用132

参考文献135

第6章　正电子谱学在金属和合金研究中的应用137

6.1 引言137

6.2　金属间化合物空位形成焓的测定137

6.3　淬火、辐照及形变139

6.4　氢脆及氢化物的研究143

6.4.1　氢脆143

6.4.2　氢化物144

6.5　金属和合金的相变146

6.5.1　时效硬化146

6.5.2　晶体结构转变150

6.5.3　马氏体相变151

6.6　腐蚀和疲劳缺陷152

6.6.1　腐蚀152

6.6.2　疲劳154

6.7　非晶、准晶及纳米晶的研究155

6.7.1　非晶155

6.7.2　准晶156

6.7.3　微晶和纳米晶157

6.8　正电子微束的应用158

6.9　无损检测的研究160

6.10　结语162

参考文献162

第7章　聚合物中的正电子湮没170

7.1　聚合物的结构与自由体积170

7.2　聚合物中的正电子湮没、寿命谱的离散和连续谱分析174

7.3　正电子谱学在聚合物研究中的应用180

7.3.1　线性高聚物中自由体积浓度的标度行为180

7.3.2　结构相变181

7.3.3　导电聚合物研究183

7.3.4　气体渗透性研究185

7.3.5　聚合物的力学性能186

7.3.6　物理老化187

7.3.7　表面与界面研究189

7.4　几点说明与展望191

参考文献192

第8章　正电子谱学在半导体缺陷研究中的应用197

8.1　半导体中的正电子湮没197

8.1.1　缺陷大小198

8.1.2　缺陷浓度198

8.1.3　缺陷电荷态199

8.1.4　缺陷的周围环境200

8.2　元素半导体及化合物半导体的本征缺陷200

8.2.1　硅材料中的缺陷鉴别200

8.2.2　GaAs中As空位的电荷态转变201

8.2.3　GaAs中的亚稳态缺陷EL2206

8.2.4　重掺杂半导体中的缺陷-杂质复合体209

8.2.5　其他半导体材料中的缺陷鉴别212

8.3　半导体中辐照引入的缺陷研究215

8.4　离子注入在半导体中产生的缺陷及其深度分布222

参考文献231

第9章　纳米材料微结构的正电子研究240

9.1　纳米金属及合金的正电子研究241

9.1.1　纳米金属241

9.1.2　纳米合金243

9.2　无机纳米材料微结构的正电子研究245

9.2.1　纳米碳材料245

9.2.2　纳米金属氧化物246

9.2.3　纳米陶瓷249

9.3　聚合物纳米复合材料的微结构研究253

9.3.1　聚合物／无机粉体纳米复合材料253

9.3.2　聚合物／层状硅酸盐纳米复合材料257

参考文献268

第10章　正电子在医学中的应用273

10.1　正电子放射性核素与放射性药物273

10.1.1　医用正电子放射性核素及其来源273

10.1.2　正电子发射的放射性药物273

10.2　正电子发射断层显像274

10.2.1　PET274

10.2.2　PET显像的基本原理和结构275

10.2.3　PET探测器能够探测到正电子湮没后产生的γ光子275

10.2.4　PET常用的晶体材料276

10.2.5　PET/CT276

10.2.6　图像融合技术276

10.2.7　PET/CT检查的基本程序277

10.2.8　微型PET278

10.3　PET影像的特点278

10.3.1　常用的PET显像药物类型278

10.3.2　PET与分子影像279

10.3.3　PET显像能进行定量280

10.4　PET在肿瘤疾病中的应用280

10.4.1　代谢显像早期诊断恶性肿瘤280

10.4.2　正常人的18F-FDG分布图像281

10.4.3　PET在肺癌诊断中的价值282

10.4.4　PET能早期发现肺癌转移灶283

10.4.5　PET在乳腺癌诊断中的价值284

10.4.6　PET与结肠肿瘤的诊断284

10.4.7　PET在胰腺肿瘤的应用285

10.4.8　肝脏和胆管肿瘤的PET显像285

10.4.9　胃和食道肿瘤286

10.4.10　PET用于淋巴瘤的诊断287

10.4.11　头颈部肿瘤的PET显像287

10.4.12　PET显像与脑肿瘤287

10.4.13　PET监测肿瘤治疗的疗效289

10.4.14　PET肿瘤代谢显像与临床决策290

10.4.15　PET用于健康体检290

10.4.16　PET肿瘤代谢显像的缺点291

10.5　脑代谢显像291

10.5.1　如何研究大脑的代谢291

10.5.2　PET用于癫痫灶的定位诊断293

10.5.3　PET与早老性痴呆的诊断293

10.5.4　脑生理功能研究294

10.5.5　PET与神经受体研究294

10.6　PET与心肌代谢活性研究294

10.6.1　心肌代谢的特点295

10.6.2　判断心肌细胞活性295

参考文献295

第11章　正电子谱学的新进展297

11.1　材料缺陷的高分辨研究297

11.1.1　脉冲正电子束297

11.1.2　强正电子束298

11.1.3　正电子微探针299

11.1.4　正电子显微镜299

11.2　正电子的约束和积累299

11.2.1　正电子注入装置300

11.2.2　正电子捕获与积累301

11.2.3　束流提取302

11.2.4　高磁场捕获302

11.2.5　旋转墙压缩302

11.2.6 自旋极化正电子等离子体304

11.2.7　积累和储存大量正电子304

11.3　正电子与原子、分子相互作用研究305

11.3.1　正电子散射306

11.3.2　正电子湮没306

11.3.3　电子偶素的形成308

11.4　基于正电子的反物质研究310

11.4.1　合成反氢310

11.4.2　正电子能量转换310

11.4.3　电子偶素原子的玻色-爱因斯坦凝聚311

11.4.4　单个生物分子的正电子成像311

11.4.5　反物质引力相互作用研究311

11.5　当前国内外研究进展与发展趋势312

11.5.1　正电子学科的新发现——电子偶素分子形成312

11.5.2　国外研究动态314

11.5.3　当前发展趋势314

参考文献315

附录A　正电子学科历届国际、国内会议的举办时间、地点及单位317

后记320