正电子诱发俄歇电子能谱[2]

美国得克萨斯大学的Weiss等[58]在1987年首先发展了PAES，随后布鲁克海文研究小组研究了超薄金属和半导体薄膜的生长及气体吸附。对比传统的电子诱发的EAES，PAES具有如下优点：①增加表面选择性，PAES表征样品表面最上层原子的元素含量；②对表面原子探测的灵敏度比EAES高5个数量级；③在俄歇峰周围无二次电子本底，峰形不受非弹能量损失影响，因而PAES特别适宜于俄歇线形分析，可分辨用EAES无法分辨的俄歇峰。

PAES与EAES的原理类似，注入样品的低能正电子首先热化、扩散，并被表面捕获，然后捕获的正电子部分与核芯电子湮没，最后，原子退激并发射俄歇电子。PAES和EAES产生俄歇电子过程的机制比较。如果正电子与某原子K层电子湮没，I。层电子跃迁到K层，释放的能量又将I．层的另一个电子激发为俄歇电子，这个俄歇电子就称为KLL俄歇电子。同样，LVV俄歇电子是价带电子填充L层，释放的能量又使另一个价带电子激发形成的俄歇电子。PAES窦验要求正电子束产生低能正电子入射到样品表面上，它包括测量湮没诱发的俄歇电子的能量分析器、表面K6T4008C1B-MB55.html" target="_blank" title="K6T4008C1B-MB55">K6T4008C1B-MB55处理室和超高真空的分析区。至今大多数PAES测量使用磁场传输正电子束，配有余摆线的能量分析器。这种系统测量效率高，可收集约2rad的俄歇电子，但仪器分辨率较差。Zhou等[59]在1995年建立了一台能量分辨率为2%的高分辨率PAES谱仪，由一台低能静电正电子束(10eV)、一个大型圆柱形能量分析器和一个超高真空样品室组成，配备2.1×l0^9Bq的22Na，可获得约8×l0^4S-l束流强度。日本产业技术综合研究所研制了一套基于L.INAC强流束的高分辨率PAES谱仪[60]，采用纳秒量级的短脉冲正电子束，用飞行时间法测俄歇电子的能量，可观察到与微量杂质有关的微弱PAES峰。Overton等[61]建立了一台PAES谱仪并用于研究金属、半导体和碱金属卤化物的表面结构。最近，一台基于反应堆强束流的PAES谱仪正在建立[62]。初步多晶Cu测量的结果显示出CuM2,。VV俄歇峰的信噪比比最佳的EAES好6倍。

PAES增强表面选择事实上是低能正电子注入金属或半导体时有很高的概率扩散到表面，并在湮没前被“镜像势阱”捕获。在这个阱中正电子局域在表面上，几乎所有的正电子都和表面原子的电子湮没，因而所有的俄歇电子来自于最表层的原子。EAES实验中，俄歇电子产生于低于表面几百原子层区域内的原子，表面选择区为0.4～2nm，即俄歇电子逃离表面的深度。分别用EAES和PAES测量CuMz．。VV得到昀高分辨率俄歇谱（图中E为注入电子或正电子能量），清楚地表明PAES没有二次电子本底[63]。

正电子微束

正电子微束具有微米量级的束径和合适的束流强度。通常的慢正电子束由于受到源的几何形状与慢化体的限制，其束斑直径为1～6mm。目前，一般采用多次慢化方法，虽然损失一些束流强度，但可减小束斑直径，提高正电子束的亮度。1986年布兰迪斯大学Canter等得到了微米量级的微束，可测量0.2mm2的栅网区域。意大利的Zecca等[64]在1995年建立了一条脉冲正电子微束。采用22Na作慢正电子源，束流经三次聚焦，获得束斑直径为几十微米的微束，时间分辨率约为350ps，正电子能量范围是0.5～10keV。德国慕尼黑小组还开展了扫描正电子显微镜研究[65]，使用lGBq的22Na放射源，可得到250ps的时间分辨率和约5弘m的空间分辨率，但计数率仅3×l0^2S-l。正电子微束在研究材料的疲劳、断裂及裂纹的形核、合金的沉淀、半导体微电子学等各个领域均有重要应用。

自旋极化正电子束

早在1979年，Zitzewitz等[66]发现正电子在Mg0中慢化后仍然保持其极化特性。1997年日本的Kumita等[67]用小型回旋加速器产生的27Si同位素建立了一台束流强度为5×l0^5s-1的极化正电子束。27Si同位素的半衰期为4.1s，最大正电子能量为3.85MeV，由回旋加速器中18MeV的质子轰击Al通过27Al(p，n)27Si反应产生。Al的厚度为2mm，足以停止18MeV的质子。由27Si同位素发射的正电子进入W慢化体慢化，产生的慢正电子首先被加速到10eV的能量，然后输送到27m长、磁场0.OIT的极化器中进行极化，平均极化率约为38%。