Presentation ポジトロニウム飛行時間分光装置の開発

前川, 雅樹  ,  和田, 健  ,  宮下, 敦巳  ,  河裾, 厚男

2017-12-07
Description
低速陽電子を物質表面に打ち込むと、表面電子とポジトロニウム(Ps)を形成して消滅することがある。この時、スピン偏極陽電子を用いると、Psの三光子消滅強度の変化から最表面の電子スピン偏極状態を評価することができる。さらに放出Psの速度分布を測定することが出来れば、フェルミ面近傍の電子スピン状態のみを選択的に抽出することが可能となり、最表面にて電気伝導に寄与する電子のスピン偏極状態に関する知見が得られる。そこで我々は、スピン偏極陽電子を用いたPs飛行時間測定装置(SP-PsTOF)の開発を進めている。 Na-22線源を用いて生成したスピン偏極陽電子ビームを試料に打ち込むと、試料表面でPsが形成され真空側に放出されれば、ビームライン上流側に向かって飛行し、142 nsのオルソPsの寿命で消滅する。この時に放出される消滅ガンマ線をシンチレータで捉える。陽電子を試料に打ち込んだ際に放出される二次電子をチャンネルトロンで検出した時刻と、消滅ガンマ線を検出した時刻との時間差を計測してPs飛行時間測定を行う。本装置では、幅5 mmの鉛スリットを試料前100 mmに備え、3 eVで放出されたPsを140 nsの時間差で計測できる。シンチレータは高速なPilot-Uを、検出効率を高めるためにビームパイプの周囲を取り囲むように配置した。金の単結晶および白金薄膜の表面PsのTOF測定を行い、それぞれのPs仕事関数に相当する時間にピークを得ている。現在、計数効率を高めるために調整を行っている。
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」における研究成果発表のため

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