1 / 18

Pozitron annihilációs spektroszkópia

Pozitron annihilációs spektroszkópia. Bolgár Melinda Kalmár Dániel. 2. Spektroszkópiai módszerek. 3. Alkalmazások. Előadás felépítése. 1. Magfizikai alapok. 1. Magfizikai alapok. A pozitron. Az elektron antirészecskéje : Tömege az elektronéval azonos Elektromos töltése +e

macon
Download Presentation

Pozitron annihilációs spektroszkópia

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Pozitron annihilációs spektroszkópia Bolgár Melinda Kalmár Dániel

  2. 2. Spektroszkópiai módszerek 3. Alkalmazások Előadás felépítése 1. Magfizikai alapok

  3. 1. Magfizikai alapok A pozitron • Az elektron antirészecskéje: • Tömege az elektronéval azonos • Elektromos töltése +e • Spinje 1/2 • Előfordulása: • Pozitív béta bomlás: • Kozmikus háttérsugárzás • Kölcsönhatás közeggel: • Pozitron annihiláció • Pozitrónium képződés

  4. 1. Magfizikai alapok Pozitron annihiláció • Tömeg-energia ekvivalencia-elv: • Annihiláció: • Részecske-antirészecske kölcsönhatás • Pozitron+elektron→ 1-3 db foton, legnagyobb valószínűséggel 2 db • Fotonok összenergiája: 1,022 MeV • Impulzus-megmaradás: 180⁰ • A pozitron az annihiláció előtt termalizálódik Albert Einstein

  5. 1. Magfizikai alapok Pozitrónium • Keletkezés feltétele: • Pozitron energiája az Ore-résben legyen • Ütközés elektronnal • Pozitrónium tulajdonságai: • Kémiai elem • Rövid élettartam, spontán bomlás • Para-Ps: eredő spin 0 • Orto-Ps: eredő spin 1

  6. 1. Magfizikai alapok Orto-Ps kölcsönhatása közeggel • Pick off kölcsönhatás: • Közegből felkap egy elektront • 2γ annihiláció • Orto-para konverzió: • Paramágneses közeg • Spinátfordulás • 2γ annihiláció • Kémiai reakció: • Addíció, szubsztitúció, redox reakció, stb. • 2γ annihiláció

  7. 2. Spektroszkópiai módszerek Pozitron annihilációs spektroszkópia Élettartam-eloszlás mérése Doppler kiszélesedés mérése PAS 2γ/3γ arány mérése Szögeloszlás mérése

  8. 2. Spektroszkópiai módszerek 2γ/3γ arány mérése • Referencia anyag: Al, nem képződik benne Ps • Al-ban 2γ:3γ= 372:1, kiszámolható • Ps keletkezés: • Orto/paraPs is lesz • Ebből orto 3γ-al bomlik spontán • Kölcsönhatás 3γ arányát csökkenti • Ps-inhibítorok jelenléte kimutatható • Detektálás: • Szcintillációs detektor • Koincidencia-áramkör

  9. 2. Spektroszkópiai módszerek Doppler-kiszélesedés mérése • Energiaspektrum mérése • Félvezető detektor • Annihilációs csúcs: 511 keV • Természetes vonalszélesség+Doppler kiszélesedés • Csúcs félértékszélessége ~ részecskék annihiláció előtti kinetikus energiája • Vizsgálható: közeg elektronjainak impulzus-eloszlása • Szögeloszlás mérés • Az elve ugyanaz, mint a Doppler • Koincidencia detektálás

  10. 2. Spektroszkópiai módszerek PALS • Pozitron annihilációs élettartam spektroszkópia • Leggyakrabban alkalmazott módszer • Sugárforrás: Na 22-es izotópja • Prompt foton: start • Annihilációs foton: stop • Spektrum: • Konstans háttér • Rövid élettartamú komponensek(p-Ps, szabad pozitron annihiáció) • Hosszú élettartamú komponensek(o-Ps)

  11. 3. Alkalmazások Pozitron pórusos rendszerben

  12. 3. Alkalmazások Pozitron pórusos rendszerben • „Pick-off” annihiláció a pórusfal egy elektonjával:Az annihiláció esélye arányos a pórusfallal való ütközés valószínűségével, ezáltal a Ps élettartama rövidül a pórusméret csökkenésével → 50 nm-nél kisebb pórusok méretének és méreteloszlásának meghatározása • „Pick-off” annihiláció a pórust feltöltő anyag egy elektronjával: Adszorpciós és pórusfeltöltődési folyamatok tanulmányozása • Kémiai reakcióval vagy spin átfordulással történő kioltódás e- akceptor vagy párosítatlan spinű e- jelenlétében: Felületi és katalitikus folyamatok vizsgálata

  13. Pórusos anyagok vizsgálata • Előny: • Nem destruktív • Bármilyen alakú, zárt pórusokba is behatol (5 μm) • Ps élettartam – pórusméret összefüggés jól kalibrálható • Alkalmazás: • Gyakorlatilag bármilyen nano- és mikropórusos anyag pórusméret és pórusméret-eloszlásának meghatározására • Különböző tényezők pórusméretre gyakorolt hatásának vizsgálata 3. Alkalmazások

  14. 3. Alkalmazások Adszorpciós folyamatok • N-heptán adszorpció mezopórusosszilika mátrixban • A közepes élethosszú Ps-k élettartama ≈3,7ns, ami a folyékony heptánra jellemző • I5 – magas • I4 – közepes • I3 - alacsony • élethossz

  15. 3. Alkalmazások Felületi hibahelyek • Az e- sűrűség a hibahelyek felett kisebb • A pozitron a hibahelyekben csapdázódik → élethossz nőmíg az e--ban dúsabb helyeken lecsökken • Doppler kiszélesedés is csökken a hibahelyek hatására • Alkalmazás: • Fémek, ötvözetek, félvezetők, grafit felületek jellemzésére • Hidrogén fiziszorpció tanulmányozása

  16. 3. Alkalmazások PET • Pozitron emissziós tomográf • Orvosi képalkotó diagnosztika (funkcionális képalkotás) • F 18-as izotóp – 18 F-fluoro-dezoxi-glükóz • Metabolizmus vizsgálata

  17. Köszönjük a figyelmet!

  18. Kérdések • 1. o-Ps lehetséges kölcsönhatásai • 2. Pórusos rendszerben mire alkalmazható a PAS? • 3. Pozitron annihilációs spektroszkópia típusai

More Related