首次研究正电子与晶体表面的相互作用

正电子是电子的反物质，它和电子有相同的质量，但是电荷的符号相反。正电子是一种很有用的粒子，因为它可以帮助我们探索各种领域的物理现象，比如基本粒子物理、原子物理、材料科学、天体物理和医学。例如，正电子是反物质的组成部分，它们也可以用来检测固体和半导体中的晶格缺陷，以及分析晶体的最表层结构。

正电子化合物，也就是正电子和普通的原子、分子或离子形成的束缚态，是正电子与物质相互作用的一个有趣的方面，它们已经在气体中通过观察正电子湮灭的过程被实验研究过。正电子化合物的形成可能会产生一些新的分子和离子，但是从这个角度来做实验还没有人尝试过。

在这篇论文中，研究人员用一种基于一个已经被广泛研究过的现象的技术来探索正电子和离子晶体的相互作用。这个现象就是当一个固体被一个电子束轰击时，表面的原子会以单原子正离子的形式被抛出，这个过程叫做电子刺激解吸。研究人员想知道，如果一个晶体被正电子束而不是电子束轰击，会发生什么？在他们的实验中，他们用正电子或电子束打在LiF(110)晶体的表面，然后用一个质谱仪来检测从表面解吸出来的正离子的种类和数量。

他们发现，当用电子束轰击时，只有单原子的正离子，比如H 、Li 和F ，被检测到。但是，当用正电子束轰击时，除了这些单原子的正离子外，还有一些分子的正离子，特别是FH 和F2 ，被检测到。而且，分子离子的产量比原子离子的产量更敏感于温度的变化。根据这些发现，研究人员提出了一个解吸模型，其中正电子化合物首先在表面形成，然后通过正电子湮灭后产生的奥杰电子的衰变而以分子离子的形式解吸出来。

这个模型的具体过程是这样的：当一个正电子打在LiF(110)晶体的表面时，它会被一个氟离子（F-）捕获，形成一个类似于氢原子的正电子化合物（e F-）。这个正电子化合物会和周围的氟离子形成一个分子的正电子化合物（e F- F-），类似于氢分子。如果这个正电子化合物中的正电子和其中一个氟离子的核心电子湮灭，就会发射出一种特殊的电子，叫做奥杰电子，导致电荷的交换，生成一个正的F2 分子离子。这个离子会被附近的Li 离子的排斥力推出晶体。同样的过程也可以解释FH 分子离子的生成，只是在这种情况下，正电子化合物是由一个氢原子和一个氟离子组成的（e H F-）。

这个模型的一个重要的预测是，正电子化合物的形成和解吸的过程都是非常快的，大约在几个皮秒的量级。这意味着，如果我们能够用一种更快的方法来检测正离子的产生，比如用飞行时间质谱仪，我们就可以更好地验证这个模型的正确性。另外，这个模型也可以用来解释为什么正电子束轰击其他的离子晶体，比如NaCl和KBr，也会产生分子离子，只是产量比LiF低得多。这可能是因为这些晶体的离子半径比LiF大，导致正电子化合物的稳定性降低。

总之，这篇论文展示了一种新的利用正电子来生成分子离子的方法，这对于理解正电子与固体的相互作用有重要的意义。这也为我们提供了一个新的视角来探索正电子化合物的性质和可能的应用。