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正电子湮灭是一个基本的物理过程。当正电子与电子相遇时，它们会发生湮灭反应，将质量完全转化为能量，产生两个能量为511千电子伏特的伽马射线。这个过程遵循质能守恒定律，每个伽马射线的能量等于电子的静止质量能量。
正电子寿命测量基于时间差测量原理。当放射源发出起始伽马射线时开始计时，当正电子湮灭产生的伽马射线被探测到时停止计时，两者的时间差就是正电子的寿命。符合测量技术通过同时探测两个511千电子伏特的光子来确认湮灭事件，这样可以有效排除背景噪声，提高测量精度。
正电子在不同材料缺陷中表现出不同的寿命特征。在完美晶体中，正电子寿命约为100到150皮秒。当存在单空位时，正电子被缺陷捕获，寿命增加到150到200皮秒。空位团簇能更强地局域化正电子，寿命进一步延长至200到400皮秒。界面缺陷提供最大的局域化空间，寿命可达400到1000皮秒。这是因为缺陷尺寸越大，正电子密度越低，湮灭概率越小，从而寿命越长。
寿命谱分析是从实验数据中提取材料信息的关键步骤。首先获取实验的寿命谱数据，然后使用多指数衰减函数进行拟合。每个指数项对应一种缺陷类型，通过数学分解可以得到不同的寿命组分和相对强度。例如，150皮秒对应完美晶体，350皮秒对应单空位，800皮秒对应空位团簇。通过分析这些参数的变化，可以推断材料中各种缺陷的浓度、类型和分布情况。
正电子湮灭寿命测量技术在材料科学中有广泛应用。在金属辐照损伤研究中，通过对比辐照前后的寿命谱变化，可以监测空位缺陷的产生和演化过程。在聚合物材料中，该技术能够测量分子链间的自由体积，不同温度下的寿命变化反映了聚合物的热力学性质。对于纳米材料，正电子湮灭可以表征孔隙的尺寸分布，区分不同大小的孔洞结构。这项技术具有高灵敏度、非破坏性和定量分析的优势，为材料性能的深入理解提供了重要手段。