高分子表層の自由体積評価装置の開発(短パルス化低速陽電子ビーム装置の開発

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09555298
• Research Institution: The High Energy Accelerator Research Organization
• Principal Investigator: 鈴木 健訓 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (40162961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 沼尻 正晴 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (20189385) ; 沖 雄一 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (40204094) ; 三浦 太一 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (80209717) ; 近藤 健次郎 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (20004434)
• Keywords: 陽電子消滅 / 陽電子の寿命測定 / 低速陽電子ビーム / 短パルス化 / 高分子表面 / 自由体積 / ドップラー幅 / パルス化効率

Research Abstract

陽電子はナノメータプローブと呼ばれ、陽電子消滅法(Positron Annihilation;PA)は高分子構造のナノメータの大きさの自由体積を簡単な手法で検知出来る優れた手法である。しかし、これまでのPAは、NA-22の陽電子線源から放出される白色陽電子(エネルギーが0〜500keV、平均エネルギー210keV)を用いているため、高分子材料の平均的特性のみを解析してきた。高分子の表面付近の特性は内側とは異なっていることが予想されるが、この違いを非破壊的に検出する方法は、低速陽電子を用いた寿命測定法以外には無い。
低速陽電子を用いた寿命測定を行うためには、低速陽電子を一定の時間間隔で試料に入射し、このタイミングを利用して消滅γ線を測定する必要がある。現在は、電子線形加速器を用いて、世界の2〜3カ所の研究所で行っているが、高分子の解析に使えるような状況にはなっていない。本研究は、小さな規模の化学実験室で、Na-22の密封線源を用いて簡単に行える、パルス化低速陽電子発生装置を試作することを、目的としている。
これまで、低速陽電子ビーム装置の開発と80nsのパルス化に成功し、時間分解能1.8nsを得た。この分解能は、4ns程度の寿命を測定することが出来、テフロンの長寿命成分の寿命測定に応用した。さらに、50nmの鉄をテフロンに蒸着した試料では、鉄とテフロンの境界面の検出に成功した。この発生装置の開発は初段段階を終えて、次の段階に入り、時間分解能の改善を行う予定である。これらの成果は、いくつかの国際会議で発表した。

Research Products

• [Publications] N.Oshima, T.Suzuki, et al.: "Application of Pulsed Slow-Positron Beam to Polymer" J.of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. (1998)
• [Publications] N.Oshima, T.Suzuki, et al.: "Design of a high-efficiency short-pulsed positron beam system" Applied Surface Science. 116. 82-86 (1997)
• [Publications] T.Suzuki, 鈴木健訓: "陽電子消滅法のネットワークポリマーへの応用" ネットワークポリマー. 18. 121-132 (1997)