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本研究課題では、表面に局在した陽電子を光照射によって外部に引き出す、光陽電子放出の実験技術を開発し、さらにこの技術を新たな表面分光法や量子ビーム発生技術に応用することを目的とする。具体的には、光陽電子の精密な運動エネルギー測定を利用した、固体最表面の電子状態を探る表面分光法や、励起光の波長・時間構造制御による超低エネルギー・超短パルス陽電子ビーム発生技術を実現する。
2021年度は、光陽電子放出現象を観測するために、(1)陽電子パルス化装置の高度化、(2)透過型試料配置による光陽電子生成システムの開発、(3)レーザーと陽電子の同期照射システム等の装置・実験技術開発を実施した。
(1)これまで、電子線形加速器で生成した陽電子ビームを窒素バッファーガス式トラップで捕捉・短パルス化して実験に利用してきたが、ビームの単色性の悪さに起因してパルス化効率が低いことが課題であった。このため、単色性の悪いビームの冷却に適用可能な炭化ケイ素(SiC)結晶をバッファーガスの替わりに用いて、パルス化効率の改善を図った。この結果、パルス化効率が大きく改善し、パルスビームを用いた実験の効率化に繋がった。
(2)当初の予定では、反射型試料配置での光陽電子放出の観測を検討していたが、実際の配置で軌道計算を行った結果、光陽電子の検出効率が想定よりもはるかに低いことが分かった。このため、反射型配置よりも検出効率が高いと予想される透過型試料配置への切り替えを行い、それに関係する装置の改造を行った。
(3)パルス状陽電子ビームとレーザー光線を透過型Si薄膜に同期照射するシステムを整備した。Nd:YAGレーザーの故障が相次いだため、測定が遅れているが、レーザーを修理して速やかに光陽電子の観測実験を実施する予定である。
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