新しい最表面分析法-中性化高速ポジトロニウム分光は可能か？

新的顶面分析方法 - 中和高速正电子能谱是否可能？

• 批准号: 21H03748
• 负责人: 前川 雅樹
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: National Institutes for Quantum Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03748/
• 关键词: 中性化高速ポジトロニウム; スピン偏極陽電子ビーム; 最表面電子; スピン偏極電子バンド状態; スピントロニクス; 高速中性化ポジトロニウム; スピン偏極低速陽電子ビーム; スピン偏極電子バンド構造; エネルギー・角度分解測定; ディレイライン型二次元検出器; スピントロニクス材料評価; スピン偏極; 陽電子ビーム; 中性化高速ポジトロニウム分光

本研究では、物質最表面に存在する電子だけを選択的に捉え、そのスピン状態をバンドごとに分解できる新しい物性評価手法「中性化高速ポジトロニウム分光装置」の開発に挑み、中性化高速ポジトロニウム形成理論の実験的検証を試みる。陽電子を100 eV程度のエネルギーで金属表面に照射すると、表面原子との弾性散乱時に表面電子を引き連れ、入射陽電子と同程度のエネルギーを持つ中性化高速ポジトロニウムが生成すると考えられており、分光利用できれば高い表面敏感性を持つ解析手法が実現できると期待されるが、高速ポジトロニウムのエネルギーに対応した有効な検出手法は存在しなかった。本研究では、研究代表らが有している陽電子回折実験用二次元位置敏感型検出器技術の感度特性が高速ポジトロニウム検出に適することを利用し、課題解決を試みるものである。まず二次元位置敏感型検出器の設置方法の詳細検討を実施した。ポジトロニウムの散乱測定には前方散乱と後方散乱の2種類がある。後方散乱測定は試料に正対して穴あき検出器を設置し、陽電子ビームを貫通孔より入射させるものである。この場合、得られる散乱イメージは軸対称となり解析が容易であるが、散乱角0度付近の波数成分（バンド図のΓ点に対応する）が入射孔から抜けるという問題がある。一方、前方散乱では試料の先に検出器を設置するため、得られるイメージが扇形に変形してしまうが、波数成分の抜けはなく、また散乱断面積も大きく検出が容易と予想される。本研究では強度の弱いスピン偏極陽電子ビームを利用するため、より散乱強度の高い前方散乱型が適すると判断した。2021～2022年度にかけて検出器の選定と必要部品の調達を行った。また2022年度には検出器試験のためのテスト陽電子ビーム装置の組み立てを行った。2023年度には検出器の組み立て、動作確認を予定している。

This study で は, material surface most に exist す る electronic だ け を sentaku に catch え, そ の ス ピ ン state を バ ン ド ご と に decomposition で き る new し い property evaluation 価 gimmick "neutralization high-speed ポ ジ ト ロ ニ ウ ム spectroscopic device" の open 発 に み, neutralization high-speed ポ ジ ト ロ ニ ウ ム の formation theory be 験 検 pass を try み る. Positron を100 Degree of eV の エ ネ ル ギ ー で す に metal surface exposure る と, surface atomic と の 弾 sex scattered に surface electronic を lead き even れ with degree, the reflected light electronic と の エ ネ ル ギ ー を hold つ neutralization high-speed ポ ジ ト ロ ニ ウ ム が generated す る と exam え ら れ て お り, spectral utilization で き れ ば high い surface sensitive analytical technique が を hold つ be presently で き る と expect さ れ る が, high-speed ポ ジ ト ロ ニ ウ ム の エ ネ ル ギ ー に 応 seaborne し た have sharper な 検 piece は exist し な か っ た. This study で は, research on behalf of ら が have し て い る positron inflexion be 験 with two dimensional position sensitive 検 extractor technology の sensitivity features が high-speed ポ ジ ト ロ ニ ウ ム 検 out に optimum す る こ と を utilization し, try to solve を み る も の で あ る. Youdaoplaceholder0 two-dimensional position sensitive 検 output <s:1> setting method <e:1> detailed 検 discussion を implementation た た. Youdaoplaceholder0 <s:1> random determination に に random in front と random at the back <s:1> two types がある. Determination of rear scattered は sample に is し seaborne て den あ き 検 extractor を し, positron ビ ー ム を communicating pores よ り incident さ せ る も の で あ る. こ の occasions, and ら れ る scattered イ メ ー ジ は shaft said seaborne と な り parsing が easy で あ る が, scattered Angle 0 degrees pay nearly の wave number component (バ ン ド 図 の Γ point に 応 seaborne す る) が into the perforation か ら sorting け る と い う problem が あ る. One party, in front of the scattered で は sample の に first 検 extractor を set す る た め, ら れ る イ メ ー ジ が fan に - shaped し て し ま う が, wave number component の sorting け は な く, ま た scattered large area も き く 検 が と to easily to さ れ る. This study で の は strength weak い ス ピ ン partial pole positron ビ ー ム を using す る た め, よ り scattered strength の high い type scattered が ahead optimal す る と judgment し た. For the 2021-2022 fiscal year, に けて検 けて検 will be used to select と necessary components <e:1> for the を line った. ま た 2022 に は 検 extractor test の た め の テ ス ト positron ビ ー ム device み の group set て を line っ た. For the year 2023, に に 検 検 will be used to set up the equipment group み, and the action confirmation will be を and determined.

项目成果

高効率ポジトロニウム飛行時間測定装置の開発

高效正电子飞行时间测量装置的研制

• 发表时间: 2022
• 作者: 前川 雅樹; 宮下 敦巳; 河裾 厚男
• 通讯作者: 河裾 厚男

スピン偏極ポジトロニウム飛行時間測定装置の高効率化

提高自旋极化正电子素飞行时间测量设备的效率

• 发表时间: 2023
• 作者: 前川 雅樹; 宮下 敦巳; 河裾 厚男
• 通讯作者: 河裾 厚男

スピン偏極ポジトロニウム放出エネルギー分光測定による磁性体最表スピン評価

使用自旋极化正电子发射能谱评估磁性材料的最顶层自旋

• 发表时间: 2021
• 作者: 前川雅樹;宮下敦巳;河裾厚男
• 通讯作者: 河裾厚男

Evaluation of energy-resolved spin polarization of surface electrons by spin- polarized positronium time-of-flight method

通过自旋极化正电子素飞行时间法评估表面电子的能量分辨自旋极化

• 发表时间: 2021
• 作者: M. Maekawa;A. Maiyashita;A. Kawasuso
• 通讯作者: A. Kawasuso

プロトンビーム核反応法を用いた陽電子線源開発

利用质子束核反应法开发正电子束源

• 发表时间: 2022
• 作者: 前川雅樹;宮下敦巳;河裾厚男
• 通讯作者: 河裾厚男