這聽起來可能像是20世紀50年代科幻電影中的道具,但德國慕尼黑軍事大學的研究人員已經制造出一種新型顯微鏡,可以利用反物質成像。具體來說,該顯微鏡使用反電子,或正電子,來拍攝材料中的缺陷。這種所謂的掃描正電子顯微鏡 (SPM) 比任何現有技術都更敏感,可能很快就會被用來研究從腐蝕到半導體的一切。
正電子和電子的質量相同,但它們的所有其他屬性(包括電荷)都完全相反。當正電子和電子碰撞時,它們會以耀眼的光芒相互湮滅。
SPM 從放射性鈉同位素的自然衰變中獲得正電子。正電子透過一系列電場,這些電場將它們壓縮成一個短脈衝,並將它們聚焦到材料表面上的一個兩微米的點上。一旦進入內部,它們的電荷會將正電子拉到所謂的空位,也就是缺少帶正電的原子核的缺陷處。缺少原子核也意味著該區域的電子較少,因此正電子可以避免在較長時間內湮滅。透過測量脈衝和湮滅發出的光之間的間隔時間,研究人員能夠測量材料給定點的空位數量。
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首批結果發表在8月6日出版的《物理評論快報》上,結果表明SPM比電子束顯微鏡或光學顯微鏡更好地檢測空位。該團隊的負責人 Werner Triftsh¿user 表示,SPM 可能很快會被用來以前所未有的精度對超導體和薄膜中的空位進行成像。“沒有其他方法像正電子一樣對檢測缺陷如此敏感,”他說。