実用表面材料開発研究のための高効率な全反射高速陽電子回折実験システムの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

様々な材料開発が盛んに行なわれている表面材料研究において、表面原子配列を明らかにする構造解析は重要である。陽電子回折実験は、いくつかの表面の構造解析で実績を上げてきたが、十分な陽電子ビーム強度を得るのが困難で測定に時間がかかるため、効率的な表面材料開発研究のための短時間測定の実現が望まれている。この問題を解決するために、装置直前まで磁場輸送されてくる陽電子ビームを、回折実験用に非磁場領域に高効率に取り出すシステムのシミュレーションと設計・製作を完了し，動作試験を開始した。これまでは，陽電子ビーム輸送用の磁場コイルからの磁場を、ビームラインを通すための穴を中心にあけた鉄板で遮蔽し，陽電子を下流側の非磁場領域に取り出していた。この方式だと，中心の穴で鉄板に向かってゆるやかに曲線を描く磁力線にそって陽電子の軌道は曲げられ，その多くがビーム輸送用真空パイプの壁面に衝突して失なわれてしまう。本年度は，この鉄板にかえて，真空パイプ中に磁性体薄膜を等間隔で並べてそれらを磁性体のフランジに固定したシステムの開発と動作試験を行なった。このシステムは、磁力線を局所領域で曲げてビームラインの上流側に戻すことで、方向が変化する磁場との相互作用時間を短くし、磁場による陽電子の軌道変化をおさえるものである。また，ビームのパルス幅がそのくり返し周期に対して4桁も短い（パルス中で高密度となりすぎている）ため，高効率化によって検出器が飽和してしまわないよう，パルスをいったん電磁場でトラップしてから、TRHEPD実験用に15 keVで徐々に下流側に供給することで、このパルス幅を4桁伸長して平滑化するシステムの開発に着手した。本年度は試験用の新しい電極とチャンバーの設計と製作を行なった。