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ポジトロニウム(Ps)は、構成する粒子と同様にしてビームにすることで、絶縁体表面等の有用な分析手段となることが予測されている。しかしながら、中性であるために運動制御が難しく、エネルギーや空間的指向性の揃ったビームを生成することは困難であった。本研究では、Psビームの新規生成法として、Psに更にもう1つ電子が結合したポジトロニウム負イオン(Ps^-)を生成し、それを光脱離させる手法の開発を行った。
本年度は、マイクロチャンネルプレートと遅延ラインアノードからなる位置敏感型検出器の導入とビーム光学に基づいたPs}生成系の改良を行い、ビーム品質の最適化及びその特性評価を行った。光脱離フラグメントであるPsの飛行時間を測定した結果、飛行時間とPs^-の加速エネルギーとの間に相関が確認され、Psビームのエネルギー操作が可能であることを実証した。得られたビームのエネルギーレンジは0.3keV-2.3keVであり、keVオーダーのエネルギーをもつビームを生成することに成功している。また、レーザー光強度に対するフラグメント収量を測ることで、Ps一の光脱離断面積を見積もることにも世界で初めて成功した。
ビームの空間プロファイルを測定したところ、角度分散は15-20mradと見積もられた。この結果はモンテカルロシミュレーションでよく再現され、シミュレーションとの対比から主な発散要因が生成標的から放出されるPs-の初期運動量であることを特定した。放出エネルギーの低い標的を用いることで発散角を更に抑えることが可能であり、表面分析に適した低エミッタンスビームの実現が期待される。
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