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用正电子探针研究聚合物中纳米尺度自由体积特性

王波  李相武  王志奋  祁宁  龚伟  俞大海  陆成亮  
【摘要】:正 正电子是电子的反粒子,是人类最早认识的反物质。与电子相比,除开所带电荷的符号为正外,其他性质(包括质量,自旋,电荷数量等)均与正电子相同。正电子进入到物质后,先通过各种非弹散射过程损失能量并慢化到热能,慢化后的正电子在介质中继续扩散,在扩散的路径上遇到电子会发生相对论论性的质能转换过程,即正负电子发生湮灭而放出γ射线,用核谱学方法记录下湮没光子的信息,即可给出人们关心的聚合物的微结构信息。在高分子材料中,正电子不仅可与电子直接湮没,还可以与电子形成一种亚稳态原子--正电子素(记为Ps)。根据正负电子的自旋态,Ps原子可分为自旋三重态o-Ps和自旋单态p-Ps。Ps原子优先局域在自由体积中形成亚湮没,故测量o-Ps的湮没参数即可得到聚合物中纳米尺度自由体积的大小,浓度的分布。根据量子力学原理的计算已得到o-Ps湮没寿命τ和自由体积半径R的如下定量关系:

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