基于连续晶体阵列探测器的一维正电子湮没角关联测量方法

正电子湮没角关联(Angular Correlation of Annihilation Radiation,ACAR)测量是一种常用来研究金属中的费米动量和费米能的高精度测量方法.传统一维湮没角关联(1D-ACAR)装置通过角度扫描的方式测量,角分辨为亚毫弧度级,但存在装置结构复杂、成谱时间长等缺点.本文提出了基于连续硅酸钇镥晶体(Lutetium-yttrium Orthosilicate,LYSO)阵列探测器(Continuous Crystal Array Detector,CCAD)测量1D-ACAR的方法,无需角度扫描即可对材料中电子动量分布进行高分辨和高效的测量.通过Geant4对CCAD进行模拟计算,并对其尺寸结构及定位算法进行优化.结果表明:在使用局域重心法定位时,选取合适宽度的硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)构成光电转换阵列以及增加连续晶体尺寸可以提升探测器的角分辨率.在SiPM阵列单元宽度取1 mm、晶体尺寸取30 mm(长)×35 mm(宽)时,CCAD的角分辨为0.84 mrad,已达到传统装置的角分辨率水平,增大晶体尺寸可进一步提升角分辨率.因此,在不降低角分辨率的情况下,基于CCAD的1D-ACAR装置可极大缩短成谱时间.