2013 Fiscal Year Annual Research Report
高輝度・高強度陽電子ビーム回折法の開発と表面研究への応用
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24221007
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
兵頭 俊夫 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特定教授 (90012484)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 敏男 東京大学, 物性研究所, 教授 (20107395)
深谷 有喜 独立行政法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (40370465)
藤浪 眞紀 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50311436)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 表面・界面物性 / 粒子線 / 量子ビーム / 全反射高速陽電子回折 / 低速陽電子回折 |
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| Research Abstract |
本年度は、反射高速陽電子回折（RHEPD）ステーションの直前にW薄膜の透過型輝度増強ユニットを接続した。陽電子生成部のコンバータ／モデレータから磁場で導いたエネルギー15keVの陽電子ビームをガイド磁場から解放した後10kVに保ったW薄膜の再減速材（リモデレータ）に入射して、輝度増強された10keVの陽電子ビームを作った。これによって、高輝度陽電子ビームによる反射高速陽電子回折（RHEPD）ステーションが完成した。これによって、RHEPDは、データの質が劇的に向上し、陽電子の全反射の性質を有効に生かした、最表面および表面近傍の原子配置を決める優れた方法となったので、呼び名を全反射高速陽電子回折（TRHEPD）と改めた。
この装置でまず、Si(111)-(7x7) DAS 構造を対象として、視射角1.3°と2.1°について、エネルギー10keVのTRHEPD（陽電子）とRHEED（電子）の回折パターンを測定した。陽電子の1.3°のみが全反射条件を満たしている。一方、Si(111)-(7x7) DAS 構造のAdatom層、表面第1層まで、表面第2層までの3の場合の回折パターンを計算して、結晶全体に対する計算、および実験のパターンと比較した。その結果、確かに全反射条件下の陽電子は最表面だけの情報を与え、視射角を大きくすると次第にその下の層も含めた情報を与えることが示された。
また、この手法を、Ag(111)面上に形成されたシリセンに適用して、シリセンがグラフェンのように平らではなくバックリングしていることを示し、バックリングの大きさ、銀基板との距離、面合いの結合角などの実験値を、世界で初めて明らかにした。
低速陽電子回折（LEPD）ステーションは、光学系の設計と、DLD検出器を高強度で有効に使うための陽電子ビームパルスストレッチ部の設計、作製を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
反射高速陽電子回折（RHEPD）ステーションの直前にW薄膜の透過型輝度増強ユニットを接続し、高輝度陽電子ビームによる反射高速陽電子回折（RHEPD）ステーションが完成し、実験法自体の呼び名を全反射高速陽電子回折（TRHEPD）と改めた。実際に、Si(111)-(7x7) DAS 構造を対象として、TRHEPDが確かに全反射条件下で最表面だけの情報を与え、視射角を大きくすると次第にその下の層も含めた情報を与えることを示した。また、この手法でAg(111)面上に形成されたシリセンの構造を世界で初めて実験的に明らかにした。
低速陽電子回折（LEPD）の光学系の設計と、DLD検出器を高強度で有効に使うための陽電子ビームパルスストレッチ部の設計、作製が順調に進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
全反射高速陽電子回折（TRHEPD）装置を用いて、引き続き、新しい表面構造の原子配置の決定や、他の手段で長年構造が決まっていない表面の構造の確定を行う。また、あらかじめ表面原子は位置のモデルを仮定しない、パターソン解析を試みる。
低速陽電子回折（LEPD）用の透過型輝度増強部を組み込んだ光学系を製作し、検出システムを組み込んだチェンバーと接続して、ステーションを完成させる。
また、パルスストレッチ部に専用パルス電源を接続し、実際にパルスストレッチを試みる。
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[Presentation] 全反射高速陽電子回折2013
Author(s)
兵頭俊夫, 深谷有喜, 望月出海, 前川雅樹, 和田健, 設楽哲夫, 一宮彪彦, 河裾厚男
Organizer
京都大学原子炉実験所専門研究会『陽電子科学とその理工学への応用』
Place of Presentation
京都大学原子炉実験所
Year and Date
20131206-20131207
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[Presentation] pplication of a linac-based intense slow-positron beam to diffraction experiments2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, T. Shidara, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, K. Michishio, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima
Organizer
12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures (ACSIN-12)
Place of Presentation
つくば国際会議場
Year and Date
20131104-20131108
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[Presentation] Application of a linac-based slow-positron beam to Ps－, Ps-TOF, and RHEPD experiments2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki1, T. Hyodo, K. Michishio, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, and A. Kawasuso
Organizer
13th International Workshop on Slow Positron Beam Techniques and Applications (SLOPOS13)
Place of Presentation
Technical Univ. Munchen, Germany
Year and Date
20130915-20130920
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[Presentation] Introduction to the Slow Positron Facility at KEK2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, T. Shidara, S. Ohsawa, M. Ikeda, K. Michishio, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Tachibana
Organizer
International Workshop on Science and Patents (IWP) 2013
Place of Presentation
筑波大学
Year and Date
20130905-20130906
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[Presentation] Materials Science at the KEK Slow Positron Facility2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, T. Kosuge, Y. Saito, K. Nigorikawa, T. Shidara, S. Ohsawa, M. Ikeda, A. Shirakawa, K. Furukawa, T. Sanami, K. Michishio, R. H. Suzuki, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Tachibana, T. Hirayama, T. Shirasawa, T. Takahashi, and M. Fujinami
Organizer
Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS2013)
Place of Presentation
つくば国際会議場
Year and Date
20130829-20130831
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[Presentation] Recent researches with a high-intensity slow-positron beam at KEK-IMSS-SPF2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, T. Kosuge, Y. Saito, K. Nigorikawa, T. Shidara, S. Ohsawa, M. Ikeda, A. Shirakawa, K. Furukawa, T. Sanami, K. Michishio, R. H. Suzuki, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Tachibana, T. Hirayama, T. Shirasawa, T. Takahashi, and M. Fujinami
Organizer
The XVII International Workshop on Low-Energy Positron and Positronium Physics (POSMOL 2013)
Place of Presentation
金沢文化ホール
Year and Date
20130719-20130721
Invited
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[Presentation] Recent Developments and Results of the KEK Slow Positron Facility2013
Author(s)
K. Wada, I. Mochizuki, T. Hyodo, T. Kosuge, Y. Saito, K. Nigorikawa, T. Shidara, S. Ohsawa, M. Ikeda, A. Shirakawa, K. Furukawa, T. Sanami, K. Michishio, R. H. Suzuki, H. Terabe, S. Iida, Y. Nagashima, Y. Fukaya, M. Maekawa, A. Kawasuso, T. Tachibana, T. Hirayama, T. Shirasawa, T. Takahashi, M. Fujinami
Organizer
The 12th Asia Pacific Physics Conference （APPC-12)
Place of Presentation
幕張メッセ
Year and Date
20130714-20130719
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[Presentation] 低速陽電子実験施設報告
Author(s)
兵頭俊夫, 和田健, 望月出海, 小菅隆, 斉藤裕樹1, 濁川和幸, 柳下明, 設楽哲夫, 大沢哲, 池田光男, 白川明広, 古川和朗, 本間博幸, 佐波俊哉, 深谷有喜, 前川雅樹, 河裾厚男, 長嶋泰之, 立花隆行, 藤浪真紀, 白澤哲郎, 高橋敏男
Organizer
第31回PFシンポジウム
Place of Presentation
つくば国際会議場
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