Суть ПАС состоит в имплантации в исследуемый образец позитронов и последующей регистрации характеристик их аннигиляционного гамма-излучения. ПАС является неразрушающим методом изучения структуры вещества, использующего позитрон в качестве зонда следующих свойств окружающей его среды:

- электронную структуру вещества (топологию поверхности Ферми);

- образование и эволюцию нанодефектов (главным образом вакансионного типа; чувствительность ПАС таким дефектам оказывается на уровне 10¹⁵ см^-3);

- образование нанокластеров под действием облучения;

- распределение свободного объема (пористость);

- физико-химические процессы радиолиза среды.

Объектами исследования могут быть

- конструкционные материалы (стали, сплавы);

- полупроводниковые и диэлектрические материалы (напр., кремний; различные полимеры, в том числе слоистые структуры);

- жидкие среды (напр., водные растворы с целью изучения радиолитических процессов в теплоносителе ядерных реакторов).

Методика применима для любого агрегатного состояния вещества. Существуют три основные разновидности ПАС:

1) регистрация временного распределения аннигиляционных фотонов (ВРАФ). Она состоит в измерении времени жизни каждого имплантированного в образец е+;

2) измерение углового распределения аннигиляционных фотонов (УРАФ). В этом случае регистрируется отклонение от 180 градусов угла разлета фотонов при 2γ-аннигиляции;

3) измерение доплеровского уширения аннигиляционной линии (ДУАЛ). Здесь измеряется отличие в энергии аннигиляционных фотонов (при 2γ-аннигиляции) от 511 кэВ.

Спектрометр ВРАФ (находится в ИТЭФ) собран из блоков наносекундной электроники фирмы ORTEC и имеет разрешающее время 240 пс. Облучение позитронами образцов исследуемых материалов производится с использованием источников на основе β+-активных изотопов Na-22 (приобретен в iThemba LABS http://www.tlabs.ac.za/ в ЮАР в 2014 г) и Ti-44. Санитарные паспорта на проведение работ с источниками ионизирующего излучения получены.

Спектрометр ВРАФ

В настоящее время спектрометр УРАФ расположен в экспериментальном зале реактора ИРТ МИФИ и имеет угловое разрешение 0,4 мрад. Близость установки к ядерному реактору позволяет использовать для экспериментов произведенный на реакторе короткоживущий изотоп Cu-64 (период полураспада 12,6 часа) в качестве источника позитронов большой активности (~1 Кюри). Сейчас спектрометр УРАФ временно не работает из-за переоформления лицензии на работу реактора ИРТ МИФИ. Однако в случае приобретения источника позитронов Na-22 активностью 25 мКюри работы на спектрометре УРАФ могут быть продолжены и без использования реактора МИФИ.

Спектрометр УРАФ.

Произведен в ИТЭФ, Россия.