Phương pháp phổ thời gian sống positron dựa trên phép đo khoảng thời gian giữa hai tín hiệu: tín hiệu bắt đầu (start) được tạo ra khi ghi nhận gamma phát kèm theo quá trình phát positron và tín hiệu dừng (stop) được tạo ra từ một trong những gamma huỷ (bao gồm cả gamma huỷ của Ps hình thành). Trong thực nghiệm, nguồn 22
Na thường được sử dụng do xác suất phát gamma năng lượng 1,27 MeV là 90,4% kèm theo sựphát positron để trở về trạng thái bền 22Ne (hình 2.6).
Hình 2.6. Phân rã 22Na, trạng thái bền đạt được thông qua phát positron kèm theo gamma 1,27 MeV sau 3,7 ps. Kênh phân rã khác để chuyền trực tiếp sang trạng thái bền là bắt electron (EC).
Nguồn 22Na được chế tạo trên lớp phôi mỏng (Ni 0,5 µm), sau đó được đặt sandwich giữa hai mẫu cần đo. Mẫu này (gồm nguồn và mẫu đo) sau đó được đặt
45
trình nhiễu phổ do sự cộng thêm vào sự huỷ trong không khí. Bố trí thí nghiệm như
hình 2.7.
Hình 2.7. Bố trí thí nghiệm đo thời gian sống positron
Hai đầu dò được đặt đồng trục hai bên mẫu ghi nhận hai gamma: 1,27 MeV do gamma phát kèm theo quá trình phát positron (start) và 0,511 MeV do quá trình huỷ
positron (stop). Thời gian sống positron từ lúc phát hiện gamma 1,27 MeV đến khi
ghi nhận được gamma 0,511 MeV được gọi là thời gian sống positron (thời gian
giữa phát positron và gamma 1,27 MeV là 3,7 ps, thời gian positron nhiệt hoá là khoảng vài ps là khá nhỏ so với thời gian sống của positron tự do trong chất rắn do
đó có thể bỏ qua). Tín hiệu phát ra từ mẫu sẽ được ghi nhận bởi đầu dò sau đó đi
qua hai bộ phân biệt xung: tín hiệu “start” sẽ được đi qua bộ thứ nhất khi năng lượng là 1,27 MeV, tín hiệu “stop” sẽ được đi qua bộ thứ hai khi năng lượng là 0,511 MeV. Tín hiệu ra từ bộ phân biệt xung chia làm hai đi vào bộ làm trễ và bộ
trùng phùng. Tín hiệu từ bộ làm trễ đi vào bộ biến đổi xung theo thời gian TAC. Bộ
phận này sẽ được kích hoạt bởi tín hiệu trùng phùng và biến đổi thời gian chênh lệch giữa hai tín hiệu start và stop thành một xung biên độ tỉ lệ với thời gian. Xung ra đi qua bộ phân tích đa kênh MCA và hiển thị dưới dạng phổ bằng phần mềm trên máy tính.
46