正电子湮没技术的实验方法 实验测量方法主要有正电子寿命测量、湮没γ角关联测量和湮没谱线多普勒增宽测量三类。使用高能量分辨率Ge(Li)或高纯锗半导体探测器，测量湮没辐射的能谱。能量分辨率可达1keV（对85Sr，514 keV的γ射线）左右。这种方法的优点是只需用几微居里的弱源，获取数据快，适用于动态研究。缺点是获取的数据粗糙，对湮没电子动量的分辨不如角关联实验好，典型情况下差四倍。正电子湮没技术可用来研究物质微观结构及其变化。在固体物理中应用最广泛。可用来研究晶体缺陷（空位、位错和辐照损伤等），固体中的相变，金属有序－无序相变等。在无损检验中可用来探测机械部件(如轮机叶片、飞机起落装置)的疲劳损伤，可在小裂缝出现之前作出预报。在化学中可用于研究有机化合物的化学反应，鉴定有机物结构中的碳正离子，研究聚合物的微观结构等。在生物学中，研究生物大分子在溶液中的结构。医学上，用正电子发射断层扫描仪，可得到人的心脏、脑和其他器官的断面图像，研究它们的新陈代谢过程，作出疾病的早期诊断及肿瘤的早期发现。电子偶素作为惟一的轻子体系，是验证量子电动力学的一个理想的体系。
正电子湮没技术的正电子性质 1928年Dirac在求解相对论性的电子运动的Dirac方程时预言正电子的存在，1932年Andersan在威尔逊云室研究宇宙射线时发现了正电子。正电子是人类发现的第一个反粒子。正电子可以由 β+衰变产生，也可由核反应和电子直线加速器产生，还可以通过γ 射线与物质的相互作用产生。当 γ 射线的能量大于电子静止能量的两倍时（hν>；1.02 Mev），它与物质的相互作用将产生正负电子对效应。即 γ光子经过原子核附近时，其能量被吸收而转变为正负电子对如方程（1）所示。γ→e+e+（1）正电子是轻子，它只参与电磁相互作用。除开所带电荷的符号与电子相反之外，正电子的其它性质（包括质量、电荷的数量、自旋和磁矩）均与电子相同。正电子湮没当 γ 射线能量大于两倍电子的静止能量经过原子核附近时，其能量被吸收而转换为正负电子对。反过来，正负电子相碰时，两粒子自身被湮灭而发出 γ 光子，如方程（2）所示：e+e→2 γ（2）此过程是一典型的爱因斯坦质能转换的量子电动力学过程。高能正电子进入物质后，通过与电子、原子或离子的非弹性散射损失能量，其动能迅速降到热能，这一过程称为热化，热化过程所需的时间很短（只需几个Ps，1Ps=10–12 S）。热化后的正电子在物质中。
正电子湮没技术的应用 正电子湮没技术应用已有二十多年的历史。大量工作集中在发现和观察现象、改进实验技术、提出各种理论模型进行尝试性描述上，至今已跨入致力于物理过程定量或半定量理论与实验研究的阶段。目前能够用PAT测量空位形成能的纯金属几乎都已测完，并开始进入了稀薄合金（低合金）中空位形成能定量测定的阶段。对于大多数材料科学中的问题来说，目前尚缺少定量的描述，而新的可能理论模型和实验结果仍在不断地涌现。金属中的点缺陷：形变、疲劳及辐照等手段都能造成金属中产生大量的空位、空位团、位错等缺陷。PAT能够用来追踪这些缺陷的产生及退火回复过程，这将导致对缺陷浓度、种类、运动激活能、杂质—缺陷相互作用等问题的了解，从而成为金属物理及金属学研究中的重要工具。非晶态合金：人们致力于观察晶态与非晶态的差别，以及正电子湮没参数随晶化过程的变化，包括对非晶态进行中子辐照、冷轧处理等。实验结果不一致性的主要因素。一方面，样品组分及工艺条件中可能存在的对正电子实验有影响的细微差别，另一方面，正电子实验本身的精度有限，而有意义的信息变化量较小。这可能是由于非晶态物质中的正电子捕获中心是一种宽而浅的势阱，于是捕获态与自由态之间湮没参数的差别。
正电子湮没技术的正电子素形成与湮没 在分子固体、液体和气体中，正电子的湮没行为最显著的特征是正电子与电子可以结合成一种最轻的亚稳态原子—正电子素或电子偶素（positronium），它于1951年被Deutsch发现。正电子素呈电中性，正负电子围绕着它们的质量中心旋转。正电素的结构类似氢原子。根据量子力学的计算可得到正电子素奇异原子的能级，其电离能为 – 6.8 eV。根据正负电子自旋的藕合方式，正电子素可以分为自旋单态（para-positronium）和自旋三重态（orth-positronium），分别简记为P-Ps和o-Ps。正电子素的形成机理较复杂，对其描述的理论模型主要包括能隙模型（Ore-gap）和径迹（Spur），主要用于o-Ps在低温下高聚物中的湮没。自由体积模型（Free volume）适用于高聚物，气泡模型（Bubble）适用于液体。P-Ps和o-Ps湮没的本征寿命相差甚远，在真空条件下，P-Ps和o-Ps的自湮没寿命分别为125 Ps和142 ns。正电子素原子不仅在分子固体、液体及气体的研究中得到广泛应用，而且在弱相互作用研究中，检验量子电动力学理论，在研究基本粒子如轴子，天体物理及生物大分子的研究中均有极其重要的应用。缺陷中的正电子湮没正电子在完整晶格中的湮没称为自由态的湮没。一旦固体中出现缺陷，如空位、位错和。
