میکروسکوپ پوزیترونی‌

اختراع میکروسکوپ الکترونی تراگسیلی (TEM) در حدود 70 سال پیش سبب شد که به تصویرهایی از جهان میکروسکوپی با توان تفکیک ابعاد اتمی (nm 0ر1) دست بیابیم.در این 50 سال برای بهبود این توان تفکیک و نیز برای ایجاد تبانی های دیگر در تصویر،دستگاه‌های گوناگونی ساخته شده است که در آن ها علاوه بر الکترون از ذرات دیگر برای نفوذ به هدف استفاده می‌شود.میکروسکوپ‌های الکترونی روبشی (SEM) و تونل زنی روبشی (STM) و میدان گسیلی (FIM) در زمرة مهم ترین این دستگاه‌ها هستند. در سال گذشته چند میکروسکوپ دیگر عرضه شد که با باریکه پوزیترون کار می‌کنند. بار مثبت و سایر خواص پاد ماده‌ای پوزیترون، از جمله نابود ‌شدنش در برخورد با الکترون و ایجاد پرتو گاما، این انتظار را به وجود آورده است که جلوه‌‌های تازه ای از دنیای میکروسکوپی به کمک تصویرهای پوزیترونی‌ آشکار شود.
در این میکروسکوپ‌های جدید، از تکنیک پیشرفته "باریکة پوزیترونی‌کند" استفاده می‌شود. با این تکنیک، پوزیترون‌های پر انرژی را (که از واپاشی هسته‌هایی چون 22 Naو 58 Coحاصل می‌شود) در ماده‌ای که تابع کارآن برای پوزیترون منفی است کند می‌کنند و انرژی آن ها را از چند صدKEV به حدود انرژی گرمایی(40/1 EV)‌ می‌رسانند. در‌این فرایند از هر 103 پوزیترون پرانرژی فرودی یکی فرصت پیدا می‌کند که به سطح راه یابد و در آنجا با انرژی جنبشی 1ev و گستردگی EV1ر0 از طریق گسیل خودبه خودی وارد خلاء شود.سپس این پوزیترون‌های کند باز گسیلیده را شتاب می‌دهند و به صورت باریکه‌ای متمرکز در می‌آورند. فرایند کندسازی باعث می‌شود که KEV500 انرژی اولیة چشمه در نوار انرژی باریکی متمرکز شود و به این ترتیب درخشندگی شار پوزیترون 500 بار افزایش یابد. می‌توان این فرایند را با باریکة تازه ایجاد شده تکرار کرد و درخشندگی را افزایش بیشتری داد.
اگرچه توان تفکیک اولین TPM،UM5،در مقایسه با توان تفکیکTEM خیلی کم است ولی به نظر می‌رسد که با چشمه‌های قوی‌تر و تقویت بیشتر درخشندگی، توان تفکیک کمتر از NM1 کاملا عملی باشد.اگر TPM و TEM با هم به کار‌برده شوند، می‌توان دو نوع تصویر حاصل را با هم مقایسه و مقابله کرد. تفاوت‌های مشهود (که معلول علامت های مخالف هم در بر هم کنش کولنی است) حاوی اطلاعاتی دربارة "عامل های شکل اتمی" و نیز دربارة ترکیب نمونه خواهد‌بود. به علاوه کسر کوچکی از پوزیترون ها ضمن عبور از نمونه به دو یا سه پرتو گاما تبدیل می‌شوند. این پرتوها می‌توانند اطلاعاتی دربارة توزیع فضایی اندازه حرکت الکترون های مقید در نمونه، به دست بدهند.
اخیراً گروهی در دانشگاه براندایز ماساچوست نشان داده‌اند که امکان ساخت میکروسکوپ پوزیترونی روبشی (SPM) هم وجود دارد.گروه براندایز با همکاری آزمایشگاههای بل، یک میکروکاوة پوزیترونی روبشی ساخته‌اند که در آن از پرتو گامای حاصل از نابودی پوزیترون ـ الکترون برای روبش یک بعدی هدف استفاده می‌شود. توان تفکیک فعلی این سیستم UM20 است که آن را می‌توان به حد NM100 رساند (این حد را پخش پوزیترون مشخص می‌کند). به کمک این قبیل تصاویر می‌توان نقیصه‌های نسبتاً بزرگ را، با اندازه‌گیری تغییرات انرژی پرتو گاما، آشکار ساخت.چنین حساسیتی از آن‌رو امکان پذیر است که پوزیترون به آسانی در نقیصه‌های نمونه به دام می‌افتد.
نوع دیگری میکروسکوپ پوزیترونی موسوم به میکروسکوپ پوزیترونی باز گسیلی (PRM) در دانشگاه میشیگان ساخته شده است که در آن از پدیدة باز گسیل خود به خودی پوزیترون از سطحی با تابع کار منفی استفاده می‌شود. دراین نوع میکروسکوپ ابتدا باریکة پوزیترون روی ورقه‌ای متوقف می‌شوند و بعد از طریق پخش،با انرژی EV1 باز گسیلیده می‌شوند. سپس پوزیترون‌های باز گسیلیده با نمونة نازکی که روی ورقه نشانده شده است برهم کنش می‌کنند و بعد شتاب داده می‌شوند. سرانجام تصویر به همان روال " فتوالکترون گسیلشی" (PEM) تشکیل می‌شود. چون در میکروسکوپ PRM انرژی گسیل کم است آسیبی که به نمونه می‌رسد ناچیز است و انتظار می‌رود که در همان حدودی باشد که در PEM ایجاد می‌شود. علاوه بر این چون گستردگی انرژی کم است وضوح تصویر در PRM باید در حدود پنج برابر وضوح تصویر در PEM باشد.