Summary
Doppler broadenings of positron annihilation radiation have been measured with a Li-drifted Ge-detector having a resolution of 1.76 keV FWHM for the 482 keVγ-line of181Hf. From the observed shapes of the photopeaks of the annihilation radiation in various metals, the functional form of the momentum distribution of the annihilating pair has been obtained. The least-square analysis of the experimental curves gives values for the FWHM of the unfolded pair momentum distribution curves as 2.7 keV for Cu, and 2.5 keV for Zn. These widths are consistent with angular correlation measurements on the annihilation quanta. Results obtained in the electric-field quenching in gaseous O2 are presented. A double-subtraction method is presented and its utility is discussed in determining the Doppler broadening of the radiation originating from the positron annihilation with bound atomic electrons. A search for the one-photon (E = (4/3)mc 2) decay has been made. The upper limit for the relative cross-section of the one-photon to two-photon free annihilation in potassium metal is ⩽7.0·10−5. The relative merits of Doppler broadening and conventional techniques are compared.
Riassunto
Si è misurata la dilatazione Doppler della radiazione di annichilazione del positrone con un rivelatore al Ge drogato con Li avente risoluzione di 1.76 keV FWHM per la lineaγ da 482 keV del181Hf. Dagli andamenti osservati dei fotopicchi della radiazione di annichilazione in vari metalli, si è ottenuta la forma funzionale della distribuzione degli impulsi della coppia che si annichila. L’analisi col metodo dei minimi quadrati delle curve sperimentali fornisce valori per la FWHM delle curve di distribuzione degli impulsi della coppia rivelata di 2.7 keV per Cu, e 2.5 keV per Zn. Queste ampiezze sono coerenti con le misure di correlazione angolare dei quanti di annichilazione. Si presentano i risultati ottenuti nello smorzamento del campo elettrico in O2 gassoso. Si presenta un metodo di sottrazione doppia e si discute la sua utilità nella determinazione della dilatazione Doppler della radiazione derivata dall’annichilamento del positone con elettroni atomici legati. Si è cercato il decadimento di un fotone (E = (4/3)mc 2). Il limite superiore per la sezione d’urto relativa dell’annichilazione da uno a due fotoni nel potassio metallico è ⩽7.0·10−5. Si confrontano i meriti relativi della dilatazione Doppler e le tecniche convenzionali.
Реэюме
Были иэмерены допплеровские ущирения при аннигиляции поэитрона с помошью германиевого детектора с дрейфуюшим литием, который имеет раэрещение 1.76 кзВ FWHM дляу линии181Нf 482 кзВ. Исходя иэ наблюденных форм фото-пиков иэлучения аннигиляции в раэличных металлах, была получена функциональная форма импульсного распределения аннигилируюшей пары Аналиэ наименьщих квадратов полученных зкспериментальных кривых дает эначения для FWНМ кривой импульсного распределения пар, как например, 2.7 кзВ для Си и 2.5 кзВ для Zn. ЭТИ щирины согласуются с иэмерениями угловой корреляции аннигиляционных квантов. Приводятся реэультаты, полученные при злектрическом поле, подавляемом в гаэообраэном O2. Предлагается метод двойного вычитания и обсуждается его полеэность при определении допплеровского ущирения иэлучения, обраэуюшегося при аннигиляции поэитронов со свяэанными атомными злектронами. Были проведены поиски одно-фотонного распада (Е=(4/3)mс 2). Верхний предел для относительного поперечного сечения одно-фотонной к двух-фотонной свободной аннигиляции в металлическом калии составляет ⩽ 7.0·10−5. Проводится сравнение относительных достоинств допплеровского ущирения и обшепринятой техники.
Article PDF
Similar content being viewed by others
Avoid common mistakes on your manuscript.
References
S. De Benedetti, C. Cowan, W. Konneker andH. Primakoff:Phys. Rev.,77, 205 (1950).
J. W. M. Dumond, D. A. Lind andB. B. Watson:Phys. Rev.,75, 1226 (1949);A. Hedgran andD. A. Lind:Phys. Rev.,82, 126 (1951).
K. Rama Reddy, R. A. Carrigan jr.,S. De Benedetti andR. B. Sutton:Bull. Am. Phys. Soc.,12, 74 (1967).
H. P. Hotz, J. M. Mathiesen andJ. P. Hurley:Bull. Am. Phys. Soc.,12, 74 (1967);Phys. Rev.,170, (1968);G. Murray:Phys. Lett.,24 B, 26B (1967).
A. T. Stewart:Can. Journ. Phys.,35, 168 (1957).
P. M. Morse andH. Feshbach:Methods of Theoretical Physics, part I (New York, 1953), p. 465.
M. Deutsch andS. C. Brown:Phys. Rev.,85, 1047 (1952).
S. Marder, V. W. Hughes, C. S. Wu andW. Bennet:Phys. Rev.,103, 1258 (1956).
J. E. Brimhall andL. A. Page:Nuovo Cimento,43 B, 119 (1966).
M. Deutsch:Phys. Rev.,82, 455 (1951).
W. R. Falk, P. H. R. Orth andG. Jones:Phys. Rev. Lett.,14, 447 (1965).
The importance of this correlation was emphasized byJ. Bardeen to one of the authors (K.R.R.) in a private conversation.
J. Wackerle andR. Stump:Phys. Rev.,106, 18 (1957).
I. K. MacKenzie andB. J. A. McKee:Bull. Am. Phys. Soc.,12, 687 (1967).
Author information
Authors and Affiliations
Additional information
This research was supported by the U.S. Atomic Energy Commission, Contract AT(11-1)-1198, through the Materials Research Laboratory, University of Illinois, and by the U.S. Atomic Energy Commission and the National Science Foundation through Carnegie-Mellon University.
This work was reported at the American Physical Society Meeting, New York (1967).
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Reddy, K.R., Carrigan, R.A. On the doppler broadening of two-photon positron annihilation radiation. Nuovo Cimento B (1965-1970) 66, 105–119 (1970). https://doi.org/10.1007/BF02710193
Received:
Published:
Issue Date:
DOI: https://doi.org/10.1007/BF02710193