高分子・金属多層薄膜界面評価装置の開発(短パルス化低速陽電子ビーム装置の開発)

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555270
• 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): 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, 共通研究施設, 教授 (20004434) ; 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)
• Keywords: 陽電子消滅 / ポジトロニウム / 複合材料 / 薄膜 / 高分子 / 多層膜 / 多層膜境界面 / 低速陽電子

Research Abstract

陽電子消滅法の手法の中で陽電子寿命測定法は、金属の欠陥や高分子の空隙の大きさを定量的に推定する上で、重要な手法である。低速陽電子を用いると表面や薄膜に応用することが出来るが、現在、寿命測定の出来る低速陽電子は加速器施設を使い作られている。しかし、誰でもが簡単に使えるような状況にはなっておらず、このような陽電子を小さな化学実験室で、自由に使おうとした場合、デスクトップの大きさで通常購入するような装置の価格でなければならない。本研究では、このような条件を満たす低速陽電子短パルス化装置を開発することを目的としており、放射性同位元素を用いた低速陽電子発生装置を製作する。
陽電子が高分子に入射した時間を決定するために、40nsの周期で、ビームを高分子材料に入射させ、この周期を、陽電子が材料に入射した時間とすることができる。低速陽電子の短パルス化は、電場による初段圧縮(プレバンチャー)と半同軸空洞による圧縮(プレバンチャー)の2段階で行っている。最初にt^<-2>の関数の電位を低速陽電子を発生するモデレーターに印加し、低速陽電子を半同軸空洞の加速部に集中させる。次に、RFにより加速部に焦点を結んだパルスビームをさらに幅の小さいビームに圧縮する。この加速の焦点は測定しようとしている標的である。このようにして、半値幅が0.5〜0.6nsのビームを得ることができた。大抵の高分子は寿命が2〜3nsと長いため、この時間分解能は高分子材料の寿命を測定するには十分であるが、金属中の陽電子寿命(〜0.2ns)を測定することはできない。今年度は、加速方法の多様な方法(MCPによるスタート信号発生、RFのみの加速方法など)を試み、来年度はこれらのまとめを行う。

Research Products

• [Publications] 伊藤泰男,鈴木健訓: "An application of the coincidence Doppler spectroscopy for substances of chemical interest"Radiation Physics and Chemistry. 58. 743-747 (2000)
• [Publications] 濱田栄作,鈴木健訓 他: "Application of pulsed slow positron beam to polymer"Radiation Physics and Chemistry. 58. 771-775 (2000)
• [Publications] Kansy J.,鈴木健訓 他: " Study of poly (methylphenylsilylenemethylene) by elastic thermalization lifetime analythis"Radiation Physics and Chemistry. 58. 545-550 (2000)
• [Publications] 鈴木健訓 他: "Radiation effect on positronium formation in low temperature polyethylenes"Radiation Physics and Chemistry. 58. 485-489 (2000)
• [Publications] 伊藤寛,鈴木健訓 他: "The effect of yisible light irradiation on positronium formation in polyethylene at low temperature"ACTA PHYSICA POLONICA A,,. 95. 533-538 (1999)
• [Publications] 鈴木健訓 他: "Polymerization of Epoxy Resins Studied by Positron Annihilation"ACTA PHYSICA POLONICA A. 95. 671-678 (1999)