Development of a pulsed slow-positron beam using a radioisotope

Abstract

The Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy (PALS) has been applied to study the depth dependent characteristics near the surface of polymers. The development status of the pulsing system for slow positrons was described. And the preliminary experimental results using the slow positron beam for 50 nm iron deposited on 4 mm polytetrafluoroethylene (PTFE) substrate were presented. The apparatus and the process of the pulsing system were illustrated. Slow positrons have been generated by moderation of fast positrons from Na-22, and then a pulse train of positrons was created by the pulsing system. The high pulsing efficiency of 97 percent has been achieved as expected. PALS measurements for Fe/PTFE have been conducted using slow positrons with various energies. The positron lifetime spectra of Fe/PTFE at 2.2 and 10.2 keV of positron energies were illustrated. A long lived component in the lifetime spectrum for 10.2 keV was found, and it was attributed to the positron annihilation in the PTFE substrate. The experimental results were found to agree well with the calculation of the positron stopping profile above 4.7 keV. These results indicated that PALS using pulsed slow positrons has detected the interface between Fe and PTFE.

重合体表面近傍の深さ従属型特性を研究するため陽電子消滅寿命分光(PALS)を適用した。低速陽電子のパルス化システムの開発状況を記述した。50nmの鉄を蒸着した厚さ1mmのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)基板に対して低速陽電子ビームを用いて行った予備実験結果を述べた。パルス化システムの装置およびプロセスを図示した。低速陽電子はNa-22からの高速陽電子を減速して発生させ、次いでパルス化システムにより陽電子のパルス列を生成させた。97%の高パルス化効率を予期通り達成した。各種エネルギーの低速陽電子を使ってFe/PTFEに対してPALS測定を行った。陽電子エネルギーが2.2keVと10.2keVにおけるFe/PTFEの陽電子寿命スペクトルを図示した。10.2keVの寿命スペクトルの中に長寿命の成分を見いだした。これはPTFE基板内の陽電子消滅に起因するものであると考察した。実験結果は、4.7keV以上の陽電子阻止曲線の計算値とよく一致することが分かった。これらの結果は、パルス低速陽電子を用いたPALSがFeとPTFEの界面を検出したことを示しいる。