核物理方法及其應(yīng)用

第五章核物理方法及其應(yīng)用簡(jiǎn)介核物理技術(shù)可分析金屬及合金微觀結(jié)構(gòu)，從原子的尺度研究材料的結(jié)構(gòu)，可以獲得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)、相變和磁結(jié)構(gòu)等方面的信息，并對(duì)某些用其他方法無(wú)法分析的一些材料問(wèn)題提供了有效的分析手段?？梢灾苯踊蜷g接的得到合金的許多物理性質(zhì)，如中子衍射測(cè)合金的磁結(jié)構(gòu)等可揭示宏觀性能的（物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能等）的微觀本質(zhì)。本章主要內(nèi)容穆斯堡爾效應(yīng)核磁共振正電子埋沒(méi)中子散射第一節(jié)原子核的組成與性質(zhì)原子核的組成中子是電中性粒子，在自然界里中子并不單獨(dú)存在。只是當(dāng)原子核受到外來(lái)粒子的轟擊時(shí)從核里釋放出來(lái)．它處于自由狀態(tài)時(shí)是不穩(wěn)定的。質(zhì)子帶有一個(gè)正電荷，電荷的絕對(duì)值與電子所帶的負(fù)電荷相等。原子核的基本特性612c原子質(zhì)量的十二分之一為一個(gè)原子質(zhì)量單位，以μ表示。在任何物質(zhì)的原子核中，質(zhì)子數(shù)都等于核外電于總數(shù)，亦即等于原子序數(shù)。由于電子的質(zhì)量很?。梢圆挥?jì)。因此，質(zhì)子和中子的質(zhì)量之和就是原子的質(zhì)量。原子核中有過(guò)多的質(zhì)子或中子，原子核就不穩(wěn)定，即具有放射性。動(dòng)量矩和磁矩

質(zhì)子和中子也像電子一樣在自轉(zhuǎn)，它們的自旋角動(dòng)量為，。原子核動(dòng)量矩通常稱為核自旋，用自旋量子數(shù)I來(lái)表示。由于原子核的質(zhì)量數(shù)是質(zhì)子加中子數(shù)，若以為單位，質(zhì)子和中子的自旋則都是1/2，所以原子核的I是自旋的整倍數(shù)或半倍數(shù)。當(dāng)質(zhì)量數(shù)為偶數(shù)時(shí)，I為整數(shù)；奇數(shù)時(shí)為半整數(shù)。動(dòng)量矩和磁矩與核外電子的情況相似，原子核的自旋I在某個(gè)方向上的分量也是量子化的。自旋I的分量常以m1表示，它可以是I，I-1，…0，…，-(I-1)．-I等值．亦即總共有2I+1個(gè)值，每相鄰兩個(gè)值之間相差為1。例如，J＝3/2時(shí)，則可取為+3/2，+1/2,-1/2，-3/2。自旋I的數(shù)值代表著原子核所處的狀態(tài)，I＝1/2是未激發(fā)態(tài)，一般稱為基態(tài)，I＝3/2為激發(fā)態(tài)，這兩種狀態(tài)的能量不同。基態(tài)是穩(wěn)定態(tài)，它的能量常取為零。激發(fā)態(tài)的能量一般都比較高．是不穩(wěn)定態(tài)?；鶓B(tài)和激發(fā)念之間可以進(jìn)行能量躍遷。量子數(shù)不同，而能量相同的狀態(tài)稱為簡(jiǎn)并態(tài)。動(dòng)量矩和磁矩自旋不為零的原子核還具有磁矩μl，gN為原子核的“‘因子”；μN(yùn)為核磁子；e和mP分別為質(zhì)子的電荷和質(zhì)量，c為光速?！半娝臉O矩處子基態(tài)的原子核電荷分布為球稱形，激發(fā)態(tài)原子核的電荷則呈旋轉(zhuǎn)橢球?qū)ΨQ分布。這意味著，激發(fā)態(tài)原子核電荷分布偏離了球形，并且不同激發(fā)態(tài)偏離的情況也不相同，偏離的程度通常用電四極矩表示。如果橢球狀電荷分布是均勻的，則a和b分別為橢球的長(zhǎng)半軸和短半軸，z為電荷數(shù)第二節(jié)放射性衰變

及放射性同位素的應(yīng)用原子核的蛻變放射線在磁場(chǎng)中分為三種獨(dú)立的射線，即α射線、β射線及γ射線。

α射線是帶正電的高速粒子，這種粒子叫α粒子，它是24He原子核，其電離能和感光作用強(qiáng)，但穿透能力弱，在磁場(chǎng)作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)。β射線是帶負(fù)電的β粒子(即電于)組成的電子流，這種粒子的電離能力較小，但穿透能強(qiáng)．在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生與α射線方向相反偏離較大的射線。γ射線是波長(zhǎng)較X射線更短的一種電磁波，它具有很高穿透能力，但電離能力弱，磁場(chǎng)對(duì)它沒(méi)有作用。鐳放射源的三種射線α-蛻變放射性同位素放射出α射線引起的蛻變叫α-蛻變。因?yàn)棣亮Ｗ邮琴|(zhì)量等于4、電荷等于2的氦原子核．所以每放出一個(gè)α粒子，原子核的質(zhì)量便減少4個(gè)單位．原子序數(shù)減少2．亦即在元素周期表中向左移兩格。β-蛻變?chǔ)?蛻變分為β-蛻變和β+蛻變。很多放射性元素都能放射出帶負(fù)電荷的普通電子，其實(shí)質(zhì)就是原子核內(nèi)部有一個(gè)中了自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，稱之為β-蛻變。β-蛻變除了放出普通電子外，還將放出一個(gè)不帶電的輕的基本粒子，即中微子。β-蛻變有一些放射性元素放出的不是普通電子．而是正電子，就其實(shí)質(zhì)而言，則是原子核中的一個(gè)質(zhì)子自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶樱蚨有驍?shù)減少l，這種蛻變稱為β+蛻變。與β-蛻變一樣，在β-蛻變時(shí)也放出中微子中微子趣聞9月，歐核中心（CERN）與OPERA科研團(tuán)隊(duì)宣布，中微子運(yùn)動(dòng)速度可能突破了光速壁壘，其或意味著顛覆現(xiàn)代物理學(xué)的根基.引發(fā)了質(zhì)疑。CERN10月更換了設(shè)備，使中微子的生成時(shí)間縮短到3納秒，而再次重復(fù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，中微子依舊比光提前到達(dá)了62納秒，在與第一次結(jié)論完全吻合的同時(shí)，也否定了關(guān)于中微子脈沖的持續(xù)性與實(shí)驗(yàn)結(jié)果有關(guān)的猜測(cè)。PERA團(tuán)隊(duì)相關(guān)人員稱，二次報(bào)告在精確性、統(tǒng)計(jì)分析等多方面得到改進(jìn)，且是由不同的小組來(lái)進(jìn)行重復(fù)。中微子趣聞“光速的壁壘”，這一理論信條誕生于愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論，其要求：我們宇宙中所存在的一切物體，都無(wú)法以超過(guò)真空中的光速的相對(duì)速度運(yùn)動(dòng)。大量實(shí)驗(yàn)讓這一原理屢戰(zhàn)屢勝。中微子亦有它的特立獨(dú)行之處。盡管曾被許多人認(rèn)為是虛幻的，但它卻能夠做到如光線穿透窗玻璃那般穿透金屬鉛之類(lèi)的厚重物質(zhì)，并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有三分之一會(huì)發(fā)生從一種形態(tài)轉(zhuǎn)為另一種的振蕩現(xiàn)象。歐核中心的理論物理學(xué)家阿爾瓦羅?盧居拉認(rèn)為，中微子實(shí)驗(yàn)的結(jié)果只能有兩種解釋?zhuān)浩湟?，?shí)驗(yàn)者盡管偶然但確實(shí)完成了一項(xiàng)革命性的偉大發(fā)現(xiàn)；其二，也是他自己選擇相信的，是這兩次實(shí)驗(yàn)都存在著相同的卻沒(méi)有被認(rèn)識(shí)到的錯(cuò)誤。k俘獲有k俘獲(或I俘獲)也被列為β蛻變之中。在發(fā)生L俘獲時(shí)．原子核從它的電子層奪取一個(gè)電子而與原子核中的一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成為中子。k層的空位則由外層電子躍遷進(jìn)來(lái)而填滿。γ-輻射當(dāng)原子核發(fā)生β-、β+及α蛻變或k俘獲時(shí)，原子核都將處于高能的激發(fā)狀態(tài)也就是原子核具有多余的能量。為了使原子核從激發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰孔畹偷幕緺顟B(tài)，其多余的能量將以光子的方式放射出來(lái)，放射出來(lái)的能量與其波動(dòng)頻率之間的關(guān)系為：γ-輻射由于核態(tài)能量和存在時(shí)間的不確定性，使得放射源輻射γ射線的頻率雖然很窄，但并不是單色的，而是在一個(gè)小的范圍內(nèi)以平均能量Eγ為中心，按照洛侖茲線形分布．通常取分布曲線半高處的全寬度ΓH為自然線寬，用以描述發(fā)射γ射線的特征。放射性衰變的規(guī)律實(shí)驗(yàn)證明，在時(shí)間間隔為t到t+Δt的范圍內(nèi)，衰變數(shù)目ΔN是和Δt及在該時(shí)間尚未定變的核總數(shù)N乘積成正比，即放射性衰變的規(guī)律半衰期是指放射性原子數(shù)因衰變而減少到原來(lái)的一半所需要的時(shí)間。因此可以得到不同的放射性原子核之間半衰期的差別很大，最長(zhǎng)的可達(dá)數(shù)億年，而最短的則只有百分之幾秒。放射性衰變的規(guī)律單位時(shí)間內(nèi)蛻變的原子數(shù)目稱為放射性強(qiáng)度，通常用a表示。a的單位為Ci(居里)。1Ci相當(dāng)1g鐳的放射強(qiáng)度，而1g鐳在1s內(nèi)有3．7x1010個(gè)原子發(fā)

生蛻變，所以放射性衰變的規(guī)律用放射性同位素作示蹤原子時(shí)，常用所謂放射性比度來(lái)表征放射性同位素的濃度，以單位質(zhì)量(或體積)的樣品所具有的放射強(qiáng)度來(lái)表示放射性比度。例如，mCi/g或mCi/cm3計(jì)。所謂放射強(qiáng)度是指一個(gè)放射源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核數(shù)。放射強(qiáng)度的測(cè)量法利用放射性輻射對(duì)氣體的電離效應(yīng)來(lái)記錄和測(cè)量，即電離室法。A和B是兩個(gè)平行的金屬板，其電位差是可以調(diào)整，電離室內(nèi)可充空氣或其他氣體。當(dāng)有射線進(jìn)人電離室時(shí)，選擇適當(dāng)電位差即有電離電流通過(guò)電阻，電流I的大小隨著射線強(qiáng)度而改變。電離室本身不能直接測(cè)量電離電流的大小，它必須和測(cè)量電流的元件相配合才能達(dá)到測(cè)量電離電流的目的。當(dāng)電離電流比較大時(shí)，用一個(gè)靈敏的電流計(jì)與電阻串聯(lián)，即可測(cè)。多用于測(cè)量α和β射線。電離室示意圖放射強(qiáng)度的測(cè)量法蓋革管簡(jiǎn)稱G—M管，其結(jié)構(gòu)原理是在一個(gè)密封的玻璃管內(nèi)壁涂一層導(dǎo)電物質(zhì)或用圓筒狀金屬作為陰極，管中心有一條金屬絲作陽(yáng)極。管內(nèi)充入惰性氣體與少量淬滅性氣體，（所謂淬滅性氣體即電離電壓比惰性氣體低的氣體，如乙醇、二乙醚、溴、氯等）。在陽(yáng)極和陰極之間加高電壓，如果有β或γ光子射人計(jì)數(shù)管，使管內(nèi)的氣體產(chǎn)生電離，則電離產(chǎn)生的電子在電場(chǎng)的作用下高速向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，同時(shí)在運(yùn)動(dòng)的途中與氣體分子發(fā)生碰撞，而使其產(chǎn)生許多次級(jí)電子，從而產(chǎn)生沿著陽(yáng)極整個(gè)線上的“雷崩”而發(fā)生陽(yáng)極放電。放電后只剩下許多包圍著陽(yáng)極的正離子，稱之為正離子鞘，離子鞘在電場(chǎng)的作用下向陰極運(yùn)動(dòng)，到達(dá)陰極的時(shí)間約需100μs左右，這段時(shí)間稱為計(jì)數(shù)管的呆鈍時(shí)間。如果沒(méi)有淬滅性氣體的存在，正離子在達(dá)到陰極后激發(fā)出的電子經(jīng)過(guò)電場(chǎng)加速，又會(huì)引起計(jì)數(shù)管的放電，放電后又會(huì)激發(fā)正離于鞘，這樣的過(guò)程將循環(huán)出現(xiàn)，放電將不停地進(jìn)行。由于管內(nèi)充人了少量的淬滅性氣體，在正離子鞘向陰極移動(dòng)時(shí)，就有機(jī)會(huì)和淬滅氣體的分子相撞而失去電荷，成為中性的惰性氣體分子，而同時(shí)產(chǎn)生了淬滅氣體的正離子。它們到達(dá)陰極時(shí)．就不會(huì)再激發(fā)電子，因此放電就停止下來(lái)。這樣通過(guò)對(duì)放電次數(shù)的計(jì)數(shù)，就可以計(jì)算出β或γ光子的數(shù)目。放射強(qiáng)度的測(cè)量法

輻射粒子具有感光效應(yīng)，利用這種效應(yīng)可以作照相記錄和測(cè)量放射性強(qiáng)度。將帶有放射性同位素的被研究的樣品在暗室中緊貼在照相底片上，由于放射性輻射引起溴化銀粒子分解而使底片感光，經(jīng)一定時(shí)間后，把底片從樣品上取下，經(jīng)顯影和定影后可得到放射性同位素在樣品中分布情況的照片。由子底片感光后的黑度D和αβ或γ等輻射量呈直線關(guān)系，所以只要利用微光度計(jì)測(cè)出底片上各個(gè)地方的黑度，便可得到各地方放射性強(qiáng)度。這樣使可利用照相法對(duì)同位素分布作定性、定量的分析。

照相法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單．可以精確地指示出放射性同性素在樣品中的分布情況，所得的照片也易于保存，缺點(diǎn)是測(cè)量速度慢．誤差也較大。放射強(qiáng)度的應(yīng)用

放射性同位素可作為示蹤原子用于研究金屬及合金的擴(kuò)散和合金元素的分布情況。研究互擴(kuò)散的方法很多，但適于研究自擴(kuò)散的方法極少。放射性同位素是研究自擴(kuò)散僅有方法，而且，用放射性同位素研究擴(kuò)散，測(cè)量簡(jiǎn)單而且方便。放射強(qiáng)度的應(yīng)用示蹤原子是將一種穩(wěn)定的化學(xué)元素和它的具有放射性的同位素混合在一起。當(dāng)它們參與各種系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和變化時(shí)，由于放射性同位素能發(fā)出射線，測(cè)量這些射線便可確定它的位置與分量，只要測(cè)出了放射性同位素的分布和動(dòng)向，就能確定穩(wěn)定化學(xué)元素的各種作用。1943年海維西(GyorgyHevesy，1885—1966)匈牙利人，利用同位素作為化學(xué)研究中的示蹤原子，并獲諾貝爾獎(jiǎng)。放射強(qiáng)度的應(yīng)用測(cè)定擴(kuò)散系數(shù)的方法可分直接測(cè)量與間接測(cè)量，直接測(cè)量法是將擴(kuò)散源與擴(kuò)散片用焊接或電鍍法連結(jié)在一起．然后將其加熱到所要求的溫度并在一定的時(shí)間內(nèi)保溫，使之發(fā)生擴(kuò)散。冷卻至室溫后，將擴(kuò)散片分成與擴(kuò)散面平行的薄層．用切削等方法一層一層剝離出來(lái)，而后用化學(xué)、光譜等方法測(cè)出各層中擴(kuò)散元素的濃度，做出濃度與厚度的曲線。含有要擴(kuò)散元素的同位素溶液涂在樣品表面，然后再用電鍍法把擴(kuò)散元素嵌在表面。將樣品放在高溫爐中加熱，使其擴(kuò)散。保溫一段時(shí)間后取出樣品，測(cè)量不同厚度處的雜質(zhì)放射性的強(qiáng)度，便可知道不同深度雜質(zhì)濃度。放射強(qiáng)度的應(yīng)用自射線照相法，即將加熱擴(kuò)散后的試樣取出冷卻之后、將樣品按一角度偏斜切去一部分，然后以樣品斜切面的放射性自射線照相，便可測(cè)出自射線照相得出的黑度與深度的關(guān)系曲線。然后再進(jìn)一步根據(jù)做出黑度的對(duì)數(shù)的關(guān)系曲線，計(jì)算出擴(kuò)散系數(shù)。此法的優(yōu)點(diǎn)是用一次切片便可測(cè)定出擴(kuò)散系數(shù)。放射強(qiáng)度的應(yīng)用格魯津等采用同位素研究γ-Fe中的自擴(kuò)散，測(cè)定了不同溫度下的擴(kuò)散系數(shù)。加熱溫度9601000110012001250擴(kuò)散系數(shù)Dcm2/S6×10-131.74×10-121.1×10-116.6×10-114×10-10放射強(qiáng)度的應(yīng)用j擴(kuò)散激活能Q，D0擴(kuò)散常數(shù)ED=28×104J/mol,D0=0.7cm2/s放射強(qiáng)度的應(yīng)用克依金等人用同位素作示蹤原于研究20號(hào)鋼在高頻感施加熱淬火后馬氏體組織中的碳分布和原始組織(珠光體)的關(guān)系，證明了，只有當(dāng)加熱溫度相當(dāng)高時(shí)，才能獲得碳在馬氏體中均勻分布的效果。硼的原子序數(shù)低，用掃描電子顯微鏡和x射線法都難于分析它在顯微組織中的分布情況，但用硼自射線照相法卻得到了硼在鋼組織中的分布情況。用硫示蹤法研究氫在金屬中的分布效果很好。第三節(jié)穆斯堡爾效應(yīng)及其應(yīng)用穆斯堡爾效應(yīng)無(wú)反沖核γ射線發(fā)射和共振吸收現(xiàn)象稱為穆斯堡爾現(xiàn)象（M?ssbauereffect，ME）。原子共振吸收核外電子按不同的殼層分布著，每層電子都有其確定的能量狀態(tài)，即分為不同的能級(jí)，電子的能量狀態(tài)不是任意的，而只能是按著能級(jí)變化。光子具有一定的能量，如果以光子照射原子時(shí)，若光子的能量恰好是原子中某兩個(gè)能級(jí)電子之間的能量差，這時(shí)光子使會(huì)被電子吸收，而吸收了光子的電子由于有了更高的能量便由原來(lái)的能級(jí)跳到較高的能級(jí)上去，即發(fā)生電子躍遷，這種現(xiàn)象稱為原子共振吸收。原子共振吸收如用γ射線照射原于時(shí)，γ射線的能量恰好是被照物質(zhì)原子核的能量差時(shí)，原子核就會(huì)吸收γ射線而產(chǎn)生核共振吸收。如果用一個(gè)處于激發(fā)態(tài)的核作為γ射線源，再以同種元素處于基態(tài)的核作為吸收體，由于同是一種核，退激和激發(fā)躍遷能相等，很容易產(chǎn)生原子核共振吸收。原子核也具有許多能級(jí)，最低的能級(jí)稱為基級(jí)，高的能級(jí)稱為激發(fā)能級(jí)，通常核的能級(jí)用平行線表示，最低線代表基級(jí)，用0標(biāo)記反沖能的影響一個(gè)處于激發(fā)態(tài)的原子核在能量守恒定律作用下，在γ光子發(fā)出的同時(shí)，原子核要受到一個(gè)向后的反沖，致使γ射線的能量減少于分之幾的電子伏特。同樣，接受原子吸收γ射線時(shí)也有反沖，因此又損失干分之幾的電子伏特。經(jīng)兩次減少的能量值并不大，但卻使得γ射線的光子和原于核的能級(jí)差不一樣了，從而破壞了共振吸收的條件。射線發(fā)射和吸收時(shí)反沖引起的能量損失無(wú)反沖核γ發(fā)射和共振吸收的實(shí)現(xiàn)

為了使其產(chǎn)生核共振吸收．則必須消除，或減小反沖。德國(guó)物理學(xué)家穆斯堡爾（1929-）于1958年在研究核共振吸收時(shí)，采用了固體放射源和吸收體。固體中的原子核由于捏合作用被牢牢地固定在點(diǎn)陣的晶位上，在發(fā)射和吸收γ光子時(shí)都不能從晶位上離開(kāi)，這時(shí)受到反沖的不是單個(gè)原子，而是整個(gè)晶體，這種情況下反沖便可減少到忽略不計(jì)，從而達(dá)到核共振吸收的效果。這種無(wú)反沖核共振吸收即為穆斯堡爾核效應(yīng)(M?ssbauereffect，ME)。由于原子結(jié)合往往不是十分牢固．一般只有一部分原子核出現(xiàn)無(wú)反沖共振吸收。無(wú)反沖分?jǐn)?shù)的影響放射源和吸收體的核并非絕對(duì)不動(dòng)，而在不聽(tīng)的做圍繞平衡點(diǎn)的自由振動(dòng)當(dāng)ER<聲子能，不引起點(diǎn)陣振動(dòng)加劇，反沖能才被吸收，被稱為零聲子過(guò)程。在零聲子過(guò)程中發(fā)射或吸收γ光子的幾率，稱為無(wú)反沖分?jǐn)?shù)或穆斯堡爾分?jǐn)?shù)。測(cè)量常在低溫下進(jìn)行，提高無(wú)反沖分?jǐn)?shù)。穆斯堡爾效應(yīng)的實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)證明，在固體尤其是一些合金、硅酸鹽化合物中，能實(shí)現(xiàn)無(wú)反沖核共振吸收的原子核占的比例較大，故穆斯堡爾效應(yīng)更為顯著。

現(xiàn)已找到40余種元素能發(fā)射作為光源的γ射線，常用的重要元素有鐵、金、餓、銥和錫。此外還有鎳、銻、鎢以及稀土元素等。對(duì)相應(yīng)地含有這些元案的物質(zhì)，由于它們的原于核能級(jí)差和γ射線光子能量相等，都有可能觀察到穆斯堡爾效應(yīng)。穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量

測(cè)量穆斯堡爾效應(yīng)員常用的是透射法，所用的儀器為透射譜儀。圖中l(wèi)為放射源；2為試樣；3為γ射線探測(cè)器。γ探測(cè)器由閃爍計(jì)數(shù)器、電子放大器、甄別器和白動(dòng)多道分析器組成。閃爍計(jì)數(shù)器的前端有一片碘化鈉熒光晶體，當(dāng)γ射線照射到它上面便會(huì)發(fā)出微弱的熒光，此熒光經(jīng)光電倍增管轉(zhuǎn)化為脈沖電壓井進(jìn)行放大，然后經(jīng)過(guò)多道分析器，再進(jìn)行自動(dòng)記錄(自動(dòng)打印出數(shù)據(jù))。由于脈沖電壓值的劃、與碘化鈉晶體接收到的y射線光子數(shù)成正比，因此．用這種方法可將樣品吸收γ射線的情況記錄下透射譜儀測(cè)量原理示意圖穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量在測(cè)量時(shí)常利用多普勒效應(yīng)對(duì)γ射線的能量進(jìn)行調(diào)制。所謂多普勒效應(yīng)是指發(fā)射體運(yùn)動(dòng)引起γ光子能量改變的現(xiàn)象。這種效應(yīng)引起的能量變化雖然很小，但足以破壞核的共振吸收條件。這里所測(cè)到的穆斯堡爾譜，其橫坐標(biāo)為放射源的運(yùn)動(dòng)速度，也稱多普勒速度，縱坐標(biāo)為吸收計(jì)數(shù)，圖中曲線稱為多普勒速度譜。利用多普勒效應(yīng)的措施是將射線源安放在一個(gè)作恒加速運(yùn)動(dòng)的振子上，γ光子的能量可隨著振動(dòng)方向和速度大小在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)制。當(dāng)速度為零時(shí)，γ光子的能量不變，核共振吸收達(dá)到最大值。當(dāng)振子的速度增大時(shí)，共振吸收減少，速度達(dá)到1mm／s時(shí)，共振吸收遇到完全破壞；當(dāng)速度為負(fù)時(shí)，也會(huì)有同樣的結(jié)果。穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量

對(duì)放射源的主要要求是發(fā)出沒(méi)有能級(jí)分裂的γ射線，有高的無(wú)反沖分?jǐn)?shù)。現(xiàn)在用得最多的源是5727Co，通常是將要5727Co擴(kuò)散到無(wú)磁性薄膜中作放射源。從另5727Co母核蛻變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)的57Fe．退激時(shí)發(fā)射能量為23.1xl0-10的γ射線，無(wú)反沖分?jǐn)?shù)可達(dá)0.7—0.08。5727Co的半衰期為270d．適合用于實(shí)驗(yàn)工作．其次是119Sn。樣品的厚度必須合適,一般選用有效厚度ta，ta取決于多種因素，σ0為最大吸收截面，na為與共振核相關(guān)元素的原子數(shù)，fa為無(wú)反沖分?jǐn)?shù)，ca為穆斯堡爾核在同種元素中的相對(duì)含量，da為吸收體厚度。穆斯堡爾效應(yīng)的測(cè)量對(duì)鐵及鐵合金取15—20μm為宜，太薄信號(hào)太弱，太厚時(shí)，線譜的形狀將因飽和效應(yīng)而失真，直徑取10—20mm即可。

多晶粉末樣品需要粘結(jié)利壓制成薄片狀，為了避免γ射線的散射，要用低原子序數(shù)的物質(zhì)作粘結(jié)劑。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量通過(guò)測(cè)量可以獲得所需要的速度譜，從譜線的線形、線的強(qiáng)度和位置等即可確定出一些重要參量，例如，同質(zhì)異能移位、超精細(xì)場(chǎng)、四極分裂等。它們被稱為穆斯堡爾參量。原于核在點(diǎn)陣中并不是孤立存在的，它處于核外電子和配位體原于所產(chǎn)生的電場(chǎng)與磁場(chǎng)之中。該處的電場(chǎng)與磁場(chǎng)給核能級(jí)造成微擾，這種微擾就是超精細(xì)相互作用。它主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：電單極相互作用產(chǎn)生同質(zhì)異能移位；電四極相互作用產(chǎn)生四極分裂；磁偶極相互作用使核能級(jí)產(chǎn)生塞曼效應(yīng)，所謂塞曼效應(yīng)是指核能級(jí)受磁場(chǎng)作用產(chǎn)生分裂的現(xiàn)象。超精細(xì)相互的作用取決于兩種因素：一是核本身的因素；二是核的環(huán)境因素超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量同質(zhì)異能移位也稱中心移位，是由核電荷與該處電子電荷相互作用引起的．一般用δ表示。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量核外電子對(duì)同質(zhì)異能移位的影響可分為兩種情況：外層的s層電子密度對(duì)δ產(chǎn)生直接影響s層電子增加，直接使該處電子電荷密度增大，電單極相互作用加強(qiáng)。非s層電子只產(chǎn)生間接影響。P、d、f層電子增加，由于它們對(duì)s層電子起著屏蔽作用，該處的電子密度反而減小。合金的成分、結(jié)構(gòu)、鍵合性質(zhì)、有序化和原子偏聚等都會(huì)對(duì)該處電子電荷密度產(chǎn)生直接或間接的影響，從而導(dǎo)致吸收體核能級(jí)的能量發(fā)生變化．見(jiàn)圖(a)。這個(gè)變化在測(cè)量時(shí)，要用多普勒速度補(bǔ)償，因此產(chǎn)生了中心移位δ，見(jiàn)圖(b)。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量向質(zhì)異能移位是用相對(duì)比較法確定的，一般是把放射源的譜線位置作為標(biāo)準(zhǔn)參考位置，如標(biāo)準(zhǔn)譜線中心位置是Vc，吸收體的中心位置是Va，則中心在正速度一側(cè)，δ為正；在負(fù)速度一側(cè)，則為負(fù)。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量四級(jí)分裂如前所述，當(dāng)I>1/2時(shí)，原子核具有電四極矩。這時(shí)如該處電場(chǎng)是立方對(duì)稱的，它對(duì)受激態(tài)的能量沒(méi)有影響；但當(dāng)原子該處的電場(chǎng)由于某種原因發(fā)生畸變時(shí)，電場(chǎng)與電四極矩相互作用，便會(huì)使核能級(jí)發(fā)生分裂。以2657Fe的23.1×10-16J能量的躍遷為例，J＝3/2的第一激發(fā)態(tài)，由于電四極相互作用，分裂為兩個(gè)亞能級(jí)，而±3/2和±1/2的激發(fā)態(tài)仍然處于簡(jiǎn)并態(tài)，見(jiàn)圖a)，因此，速度譜中出現(xiàn)了兩個(gè)相應(yīng)的共振吸收峰，見(jiàn)圖(b)。兩峰之間的距離稱為四極分裂的裂距Qs。它表示該處電場(chǎng)相對(duì)于立方對(duì)稱偏離的程度，對(duì)應(yīng)的能量超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量常見(jiàn)的固溶體合金，雖然多數(shù)都具有高度對(duì)稱的立方結(jié)構(gòu)，但如存在著溶質(zhì)原于和缺陷，就會(huì)使電場(chǎng)發(fā)生局部畸變，從而產(chǎn)生四極分裂?？傊蛯?duì)稱或?qū)ΨQ性局部被破壞的點(diǎn)陣，都會(huì)引起四極分裂。四極相互作用具有短程性，不對(duì)稱電荷距核越近，作用越大。四極相互作用不改變能級(jí)中心，即對(duì)譜線中心沒(méi)有影響。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量磁超精細(xì)場(chǎng)自旋不為零的原子核具有磁矩，如果核處于磁場(chǎng)之中，核磁矩和磁場(chǎng)相互作用能受到磁場(chǎng)作用發(fā)生核能級(jí)分裂，分裂的能級(jí)移位為：自旋為I的狀態(tài)將分裂為2I+1個(gè)亞能級(jí)，每相鄰兩個(gè)亞能級(jí)之間的間隔都等于gNμN(yùn)H。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量2657Fe的基態(tài)分裂為兩個(gè)亞能級(jí)。第一激發(fā)態(tài)分裂為四個(gè)亞能級(jí)．見(jiàn)圖(a)。在激發(fā)態(tài)和基態(tài)的亞能級(jí)之間可以進(jìn)行躍遷，其條件是ΔML＝1或0．其他值不能躍遷。根據(jù)這個(gè)定則，各能級(jí)之間只存在六種可能的躍遷，所以測(cè)到的速度譜為六指譜，見(jiàn)圖(b)。六個(gè)峰的寬度基本相同，但強(qiáng)度相差很大。超精細(xì)相互作用及穆斯堡爾參量該處的磁場(chǎng)來(lái)源于兩個(gè)方面：一是金屬內(nèi)部自發(fā)磁化產(chǎn)生的磁場(chǎng)，稱它為磁超精細(xì)場(chǎng)Hhf或內(nèi)場(chǎng)Hin，所有鐵磁性合金都存在內(nèi)場(chǎng)二是外加磁場(chǎng)在該處產(chǎn)生的磁場(chǎng)。感興趣的是內(nèi)場(chǎng)，因?yàn)樵撎幍膬?nèi)場(chǎng)直接受近鄰原子的影響。近鄰原子的性質(zhì)和組態(tài)可以引起未滿殼層電子的組態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致原子磁矩大小和取向發(fā)生變化。對(duì)以鐵為基的固溶體．溶質(zhì)原子會(huì)引起內(nèi)場(chǎng)減小，這種影響的結(jié)果．可以認(rèn)為是相加性的，即n個(gè)最近鄰的溶質(zhì)原子產(chǎn)生的效果是一個(gè)溶質(zhì)原子的n倍。此外，原子的熱振動(dòng)和點(diǎn)陣缺陷也會(huì)引起原子磁矩的變化。合金中有不同相和不同原子組態(tài)時(shí)，速度譜便相應(yīng)地有不同裂距成分的磁分裂譜線。不同磁合金的超精細(xì)場(chǎng)有不同特征值，參考特征值可以進(jìn)行相分析。穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用穆斯堡爾核作為試探原子，能獲得原子尺度內(nèi)微觀結(jié)構(gòu)的信息，是研究鋼的淬火、回火、有序—無(wú)序轉(zhuǎn)變、時(shí)效析出、固溶體分解等過(guò)程的動(dòng)力學(xué)、晶體學(xué)和相結(jié)構(gòu)等問(wèn)題的有效工具穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用碳鋼淬火組織的研究成分：W(c)=4.2%處理方式：加熱到850℃后用鹽水淬火穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用研究淬火鋼的回火成分：W(C)=5%處理方法：淬火后進(jìn)行回火處理過(guò)程：碳原子就會(huì)從固溶體中析出，導(dǎo)致馬氏體和殘余奧氏體分解，由此使速度譜產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在回火的第一階段，由于碳從馬氏體中析出，八面體第一近鄰所引起的峰消失，見(jiàn)圖(b)。在第二階段中，由于殘余奧氏體分解，中間順磁峰消失，如圖(c)。在第三階段中，由于滲碳體析出，出現(xiàn)了新的附屬峰．如圖(d)；與此同時(shí)，在回火過(guò)程中六指諾逐漸變窄，最后與圖中虛線所示的純鐵譜重合。在220℃回火時(shí)，出現(xiàn)了一些小峰，其內(nèi)場(chǎng)和滲碳體不同，而和x相吻合，它說(shuō)明在形成滲碳體之前，已經(jīng)析出了x相，溫度再增高時(shí)x相轉(zhuǎn)變?yōu)闈B碳體。穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用研究低溫馬氏體和碳的晶位成分：w（Ni）=6%W（c）=1.8%處理方法：經(jīng)低溫淬火的馬氏體再進(jìn)行60℃,30min的時(shí)效處理分析：基本上是一個(gè)六指譜，在主峰之間有O1、T1等小峰，Ol峰的強(qiáng)度隨著相應(yīng)碳濃度的增加而增大，并且是相應(yīng)碳濃度的兩倍；T1峰是由八面體中第一近鄰的鐵原原子引起的，T1峰的強(qiáng)度隨相應(yīng)含碳量增多和淬火速度的增大而增強(qiáng)；在室溫附近回火時(shí)，它逐漸降低，與此同時(shí)Ol峰則逐漸增高。如果將O1峰強(qiáng)度的一半再加上T1峰強(qiáng)度的1/4,在回火溫度低于60℃時(shí)，O1將永遠(yuǎn)與相應(yīng)的碳含量。T1峰是四面體中間隙碳原子最近鄰的四個(gè)鐵原子引起的。穆斯堡爾效應(yīng)的應(yīng)用研究固溶體的分解成分：W（Cr）=60%的Fe-Cr合金處理方法：淬火后在475℃以上不同時(shí)間的時(shí)效處理分析：為淬火態(tài)譜線；2、3、4分別為時(shí)效30、80、1300h的譜線。譜線2和1相比，沒(méi)有明顯的變化。譜線4和3相比，在高速度處的吸收已有明顯的增加．基本形成了六指譜，并且譜線4中心還出現(xiàn)了順磁峰。這說(shuō)明，語(yǔ)線4代表的是接近平衡態(tài)組織，中間的順磁峰代表組織中的富鉻相，六指譜代表富鐵相。從1到4譜線展寬表明，調(diào)幅分解是一個(gè)化學(xué)成分逐漸變化的過(guò)程。第四節(jié)核磁共振及其應(yīng)用核磁共振核磁共振的方法與技術(shù)作為分析物質(zhì)的手段，由于其可深入物質(zhì)內(nèi)部而不破壞樣品，并具有迅速、準(zhǔn)確、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)而得以迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)從物理學(xué)滲透到化學(xué)、生物、地質(zhì)、醫(yī)療以及材料等學(xué)科，在科研和生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。核磁共振是1946年由美國(guó)斯坦福大學(xué)布洛赫(F.Block)和哈佛大學(xué)珀賽爾(E.M.Purcell)各自獨(dú)立發(fā)現(xiàn)的，兩人因此獲得1952年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。50多年來(lái)，核磁共振已形成為一門(mén)有完整理論的新學(xué)科。12位科學(xué)家因?qū)舜殴舱竦慕艹鲐暙I(xiàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)：共振原理核磁共振（nuclearmagneticresonance縮寫(xiě)為NMR）原子核在磁場(chǎng)中自旋能級(jí)要產(chǎn)生塞曼分裂(zeemanSplitting)，分裂為2I+1個(gè)亞能級(jí)。核能級(jí)的位移為這時(shí)，若在垂直于磁場(chǎng)及的方向再加一個(gè)交變磁場(chǎng)Ha，原子核受磁場(chǎng)Ha的作用，吸收一定的能量可發(fā)生能級(jí)躍遷。根據(jù)量子數(shù)的選擇定則，磁能級(jí)躍遷的條件是Δml=±1，因此，躍遷能由了原子核在磁場(chǎng)中只能吸收量子能量，所以，當(dāng)交變磁場(chǎng)Ha的頻率ν滿足測(cè)量方法測(cè)量核磁共振有連續(xù)波譜儀和脈沖波譜儀兩種方法。連續(xù)波譜儀原理圖

脈沖波譜儀脈沖波譜儀法是將射頻功率以脈沖的方式，不連續(xù)地加到測(cè)量系統(tǒng)中。用頻串可變的脈沖波譜儀，可測(cè)得自旋回波強(qiáng)度和頻率的關(guān)系曲線，它和連續(xù)波譜儀測(cè)量結(jié)果一樣。測(cè)量方法JEOLECX500型超導(dǎo)核磁共振譜儀工作站操作介面NMR譜和金屬微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系NMR譜和金屬微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系電四極相互作用原子核的電四極矩受該處電場(chǎng)梯度的影響，結(jié)核能級(jí)造成微擾，導(dǎo)致核能級(jí)分裂，從而在譜線上出現(xiàn)分開(kāi)的衛(wèi)星線，見(jiàn)圖b。同時(shí)，由于電四極相互作用還使NMR譜線展寬。NMR譜線展寬與引起電場(chǎng)畸變的合金結(jié)構(gòu)因素，例如位錯(cuò)、層錯(cuò)等缺陷有關(guān)。奈特位移對(duì)于同—種核，在相同的外磁場(chǎng)作用下，它在金屬中的共振頻率ν0與它在非金屬中用下共振頻率νr有一個(gè)位移，通常稱它為奈特位移(Knighshift)磁位移鐵磁金屬具有很強(qiáng)的內(nèi)場(chǎng)(超精細(xì)場(chǎng))，因此相對(duì)順磁狀態(tài)來(lái)說(shuō)，它們的共振頻率將移動(dòng)相應(yīng)的數(shù)量，見(jiàn)圖(c)。內(nèi)場(chǎng)與該處結(jié)構(gòu)狀態(tài)有關(guān)，不同的結(jié)構(gòu)有不同的內(nèi)場(chǎng)，共頻率也不同，由此可能產(chǎn)生具有精細(xì)結(jié)構(gòu)的NMR諾，見(jiàn)圖d。NMR在金屬研究中的應(yīng)用測(cè)量起精細(xì)場(chǎng)研究局域環(huán)境和有序結(jié)構(gòu)沉淀現(xiàn)象的研究缺陷的研究核磁共振成像通過(guò)外加梯度磁場(chǎng)檢測(cè)所發(fā)射出的電波，據(jù)此可以繪制成物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)圖像獼猴桃斷面的核磁共振成像第五節(jié)正電子的湮沒(méi)及其應(yīng)用正電子湮沒(méi)技術(shù)正電子湮沒(méi)技術(shù)（PositionAnnihilationTechnique，PAT），是一項(xiàng)較新的核物理技術(shù)，它利用正電子在凝聚物質(zhì)中的湮沒(méi)輻射帶出物質(zhì)內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)、電子動(dòng)量分布及缺陷狀態(tài)等信息，從而提供一種非破壞性的研究手段而備受人們青睞。現(xiàn)在正電子湮沒(méi)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入固體物理、半導(dǎo)體物理、金屬物理、原子物理、表面物理、超導(dǎo)物理、生物學(xué)、化學(xué)和醫(yī)學(xué)諸多領(lǐng)域。特別是材料科學(xué)研究中，正電子對(duì)微觀缺陷研究和相變研究正發(fā)揮著日益重大的作用?；靖拍钫娮邮请娮拥姆戳Ｗ印．?dāng)它與電子靠近時(shí)，它和電子的全部質(zhì)量轉(zhuǎn)換為電磁輻射能、即轉(zhuǎn)變?yōu)棣蒙渚€．這種現(xiàn)象稱為正電子湮沒(méi)。正電子與原子的外層電子發(fā)生湮沒(méi)時(shí)，產(chǎn)生雙γ和三γ輻射。發(fā)生哪種輻射取決于正電子和電子的相對(duì)取向，自旋方向平行時(shí)．產(chǎn)生三γ輻射；自旋方向反平行時(shí)，產(chǎn)生雙γ輻射。正電子與原子k層電子湮沒(méi)時(shí)，發(fā)生單γ射線。正電子湮沒(méi)輻射雖然存在著上述的三種可能情況，但三γ和單γ輻射的幾率都很小，出此，正電子涅沒(méi)主要表現(xiàn)是雙γ輻射，即發(fā)射出兩個(gè)γ射線。基本概念通常把正電子在樣品中存在的時(shí)間稱為正電子的壽命，它是湮沒(méi)幾率的倒數(shù)。因此，湮沒(méi)幾率愈大，正電子壽命就愈短。正電子的壽命和樣品中電子的密度有關(guān)，而與正電子的速度無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明，金屬及合金中的正電子壽命大約為0.1~3.0ns.正電子-電子對(duì)的湮沒(méi)特性，除和樣品中電子的密度有關(guān)外，還與電子的動(dòng)量有關(guān)。假如正電子—電子湮沒(méi)對(duì)，在湮沒(méi)前總的動(dòng)量為零，湮沒(méi)時(shí)將它們的全部靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)變?yōu)棣霉庾拥哪芰?，那么，γ光子能量?yīng)當(dāng)是8.19x10-14J根據(jù)動(dòng)量守恒定律湮沒(méi)后的總動(dòng)量也應(yīng)當(dāng)為零，所以輻射出的γ射線方向應(yīng)當(dāng)相反，即呈180。角射出。實(shí)際上，樣品中的電子并不是靜止的，而是具有一定的動(dòng)量，由此而導(dǎo)致湮沒(méi)γ射線的方向相對(duì)180有所偏離，同時(shí)使湮沒(méi)γ射線的能量偏離8.19x10-14J，造成能量在一個(gè)小的角度內(nèi)分布，即所謂角關(guān)聯(lián)。再者，樣品中電子的動(dòng)量也并不是單一的，而是有一個(gè)分布范圍，因此，一個(gè)方向上的γ射線相對(duì)另一γ射線，在180范圍內(nèi)γ射線的能量也形成一個(gè)展寬分布，即所謂多普勒加寬。測(cè)量方法正電子壽命測(cè)量測(cè)量方法多普勒加寬譜的測(cè)量

這種方法測(cè)量的能量展寬譜是由樣品中電子動(dòng)量對(duì)180方向上湮沒(méi)γ射線的影響而產(chǎn)生的。為此，用分辨率較高的能量色散Ge(Li）譜儀進(jìn)行測(cè)量。在研究工作中通常只要求用多普勒加寬線形參數(shù)來(lái)表示加寬程度。用得較多的是S參數(shù)，它表示為缺陷對(duì)正電子湮沒(méi)特性的影響正電子酒沒(méi)特性和材料及點(diǎn)陣缺陷有關(guān)。樣品中的缺陷破壞了理想晶體內(nèi)的勢(shì)場(chǎng)，缺陷本身有的帶正電荷，有的帶負(fù)電荷，正電子在帶正電荷的缺陷處停留幾率較小，靠近負(fù)電荷缺陷處的幾率較大。當(dāng)缺陷對(duì)正電子吸引力很強(qiáng)時(shí)，正電子被缺陷捕獲，不能再自由擴(kuò)散，形成束縛態(tài)，因此，正電子在金屬中有兩種湮沒(méi)情況：一是“自由態(tài)”湮沒(méi)；二是束縛態(tài)湮沒(méi)．這兩種湮沒(méi)的特性不同?？瘴惶帋в械刃ж?fù)電荷．它能捕獲正電子，且空位處的電子密度較低，因此湮沒(méi)率較低，正電子壽命相應(yīng)地比較長(zhǎng)?？瘴惶庪娮拥钠骄鶆?dòng)量也較低，所以使多普勒加寬參數(shù)增大。由于正電子處于束縛態(tài)，接觸核心電子的機(jī)會(huì)變少，使角關(guān)聯(lián)的中心部分增高，而整個(gè)曲線變窄?？瘴恍腿毕莸木€度愈大，湮沒(méi)的壽命就愈長(zhǎng)。缺陷對(duì)正電子湮沒(méi)特性的影響位錯(cuò)和空位一樣，也能捕獲正電子，正電子涅沒(méi)前的壽命接近于空位湮沒(méi)壽命。晶界是正電子的陷井，它也能捕獲正電子。間隙原子對(duì)正電子具有排斥作用，不能造成束縛態(tài)，由上述缺陷引起束縛態(tài)正電子壽命有不同的確定值。所以，根據(jù)正電子壽命，可以判別缺陷的類(lèi)型。不同狀態(tài)正電子湮沒(méi)的壽命不同，束縛態(tài)的壽命較長(zhǎng)，單晶鋁的空位中正電子壽命約為228ps，而“自由態(tài)”的壽命約為172ps缺陷增多，正電子束縛態(tài)湮沒(méi)幾率增大，長(zhǎng)壽命湮沒(méi)的強(qiáng)度增大，它的相對(duì)強(qiáng)度反映缺陷的濃度。多普勒加寬參數(shù)‘也隨著位錯(cuò)增多而增大。根據(jù)上述湮沒(méi)特性的變化．可以分析缺陷的數(shù)量變化。正電子湮沒(méi)的應(yīng)用馬氏體相變?cè)隈R氏體相變過(guò)程中所產(chǎn)生的缺陷和由此產(chǎn)生的局部應(yīng)變?cè)隈R氏體中是不穩(wěn)定的，它將隨著外界溫度的改變而發(fā)生變化。所以相變過(guò)程中缺陷情況很難用常規(guī)結(jié)構(gòu)分析方法探測(cè)到。但是用正電子涅沒(méi)技術(shù)可以分析缺陷的變化情況，揭示出正、反向馬氏體轉(zhuǎn)變的一般特征。正電子湮沒(méi)的應(yīng)用實(shí)效的研究時(shí)效過(guò)程中沉淀析出對(duì)正電子湮沒(méi)有強(qiáng)烈的影響。正電子湮沒(méi)是研究時(shí)效的一種重要方法，這方面開(kāi)展過(guò)許多研究工作。正電子和溶質(zhì)原于的親合力很強(qiáng)，G．P．區(qū)和沉淀相與基體相構(gòu)成的大角晶界均能捕獲正電子，使線形參數(shù)S顯著增大。正電子湮沒(méi)的應(yīng)用研究輻照效應(yīng)由于輻照便材科乎產(chǎn)生空位型缺陷，所以正電于湮沒(méi)特別適合研究輻照效應(yīng)。用這種方法可以粗略估計(jì)空位團(tuán)的大小及相對(duì)濃度，還能揭示缺陷變化的情況。此外，正電子湮沒(méi)技術(shù)所用樣品不受限制，適于作現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，并且應(yīng)用的溫度范圍也較寬，因此對(duì)研究缺陷隨濕度變化的運(yùn)動(dòng)過(guò)程十分方便。迄今，用這種方法已對(duì)銅合金、鐵合金、鎳合金、鈮合金，以及鈮鈷合金等進(jìn)行了大量的研究工作。第六節(jié)中子散射及其應(yīng)用散射原理中子束通過(guò)金屬時(shí)會(huì)被散射。中子散射分為兩種：一是彈性散