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Роs i t гоnF a c i l i t yE l e c t r o t e c h n i c a la t

L a b o r a t o r y

T o m o h i s a M IK A D O ,R y o ic h i

S U Z U K I,

M its u k u n iСЯ Ш А К І,

T e tsu o

T a k io

T C M tM A S U ,T o s h in o b u

C H I B A ,aS h o ic h ir o

T A N IG A W A ,»a n d N o b u h ir oTakashi

YA M A Z A K I,

A K A H A N E ,a[IIS H IO T A N I 、Quantum Technology Division, Electrotechnical Laboratory
ANational Institute for Research in Inorganic Materials
B Institute of Materials Science, The University of Tsukuba
c The Institute of Physical and Chemical ResearchABSTRACT
A new facility which produces high-intensity slow positrons by the useof an electron linac has been constructed at the Electrotechnical Laboratory.
High-energy positrons generated in a tantalum cylinder, whose diameter is 10mm, through pair-creation processes are moderated in well-annealed high-purity
tungsten ribbons of 25 дп thick. A linear-storage section of 4 m long has
been successfully introduced to stretch pulse duration of slow positrons ofseveral /^sec to more than 10 msec. Half-life of slow positrons stored in thesection is about 10 msec.
At present, 〜 107 slow positrons are obtained at
the end chamber of the transporting system of 22 m long with 〜 4-дЛ incidentelectrons.

離電子技術総合研究所，Ж

研

子研究施設[II]オ質研究所，筑波大学，理化学研究所の4 機関は，昭和6 1 年度より電総研リニアツク棟において，電子リニアツクを利用して高強度の低速陽電子ビームを発生させるブロジェクトを実施している。そのプロジェクト全体の概要については，過去2 度の本研究会で報告している。
昨年の報告以後，低速陽電子の生成効率を向上させるために，電 子 一 陽 電 子 変 ( コンバーター）および陽電子減速装置（モ¥ レーター）に対して種々実験的検討を加えてきた。それに併行して，このブロジェクトの大きな目標の一つである “直流化装置” の実用化にも取り組み，質 •量の両面で世界最高レベルの低速陽電子ビームを発生させることに成功した。ここでは，コンバータ一およびモデレータ一の形態による低速陽電子収量の変化，完成した直流イ傻置の性育縛

Cooling
Thermocoupl
Ti foilについて報告する。
タニおよび£テ ニ:タгг
よく言われているように，高工ネルギー電子によって低速陽電子を発生させる場合，それが2 鄕皆のプロセスであることもあって，総体としての変換効率は( 電子エネルギーによって多少の差異はあるものの)通常僅かに1 0 程度である。このことは，入射電子を有効に利用して高強度の低速陽電子を得るためには，-152 —

Kapton f o i 1ттппП- w v a n e h o l d e r...日日♦>W m e s hAl p l u g4fo r w i r i n ge+
第 1 図現在使用中のコンバーター，モデレ一夕一•アセンブリイ

コンバーターでの変換効率やモデレーターでの源S塞効率を僅かでも高める必要があることを意味しているо
既に報告しているように，このブロジェク卜ではコンバー夕一として直径約1 0 m m の Та丸 棒 ，モデレ一ターとし て 厚 さ 約 2 5( 1 ミル）のタングステン • リボンを並べて使用している。しかし，コンバー夕一の厚さやモデレ一夕一の幅，ビームに対する傾き，等の；Ш冬的な形態が未確定であるため，これらを決定するための実験的な探索が容易に行えるよう，第 1 図に示すようなコンバーター •モデレータ一• アセンブリイを使用している。
最適なコンバーターの厚さを見いだすために 〜7 5M e V の電子ビームを種々の厚さの Тa に入射したとき に 生 成 す る 陽 電 子 の 量 を 測 定 し た 。その結果を入射電子量で規格化し тa 丸棒の厚さの函数として示すと第 2 図のようになる。このことから，少なくとも7 5 M e V 電子に対しては， 5 — 1 0 m m (おそらく7 m m 近辺）の Таが適当であろうと考えているが，第 2 図 コ ン バ ー 夕 一 の 厚 さ に よ る 低 翻 §電 子 収 量 の 変 化

今後さらに詳しく検討してみたい。
モデレーターの減速効率について定量的な評価を行

うのは，コンバーターの変換効率の場合よりもさらに困難である。それは，謝匕された陽電子をモデレータ一から取り出すためには，陽電子に対するモデレータ一の仕事函数(一1 e V 程度）という徽少なものを禾Ц用していることによる。
つまりモデレータ一素材の純度，水素分子との親和性,吸着ガス ，結晶の欠陥，等が減速効率に大きな景灣を及ぼすことを考慮に入れなければならない。従って，モデレータ一を装着する前のアニール温度やその後のЙ® のみならず，モデレ一ター周辺の真空度，使用中のモデレータ一の温度，さらにはそれまでの使用時間等によっても結果に大きなバラつきが生ずる：そのような条件をできるだけ同一に保ちながら，高エネルギー陽電子に対するモデレ一夕一の傾斜を変えたとき

60(degrees)の低速隠電子収量を働斜角の函数として示すと第3 図のようになる。これによると，陽電子に対してモデレータ一を多少

第 3 図モデレ一夕一の傾斜角による低速！
®電子収量の変化傾けて使用することが有利なようである。
最 近 で は 第 1 図に示してあるように，ス射陽電子に対して垂直方向にタングステン• シートを置き，さらに陽電子に対して平行の方向にタングステン• リボンを並べたモデレ一ターをも試みている。この 場 合 は ，
ア ニ ー ル 温 度 を 2 5 0СГС以上に高めていることもあって，断定的に言うことはできないが，この方式では第 3 図に示してある最も良好なケースの2 — 2.

5 倍ほどの収量を得ている。

あらかじめ強度既知のR I で計数効率を較正してあるВa F 2あるいはプラスチック• シンチレーターを使用 し て ，低速陽電子輸送系終端に設置してある反応 I曹で生ずる消滅У線を計数することにより，反Ш 曹に到達する低速陽電子数を見積った。この結果，現時点で平均電流〜 4 уАの入射電子に対して〜 1 X 1 0 7個 /s e c の低速陽電子を得ていることを確認、した。

一3丄 麵 隱，、ベо

このブロジェク卜では，発生させた低速陽電子の有効な利用を実現するために，陽電子を電磁場で規定される直線状の空間に閉じ込める “
直線ストレ ージ法 ”
を 採 用 し て い る 。具体的には，全围約 2 2 m の低速陽電子輸送系の途中に，第 4 図に示すような実効長 4 mの ベ ニ ン グ • トラッブを設置している。上流側電極の電位は ， 一次電子がコンノ《一夕一に入射してから低速陽電子の塊がトラップに到来するまでは 0 とし，その後は鍵陽電子をモデレーター側へ逆流させないため第 4図直線ストレージ部の外観に ，充分に高く保っておく。このようにしてトラップの中にパルス状の傾 І 陽電子を蓄えておき，適当な時間勾配で下流側電極の電位を低下させると，その電位より高いエネルギーを有する陽電子はトラ ッブから逃れて反応槽へ向かって飛行していく。この方法で，元来は数 W s есにしヵ撾ぎない低速曝電子の存在時間を 1 O m s ес以上にまで拡張することが可能となる。
この装置の蓄積性能を確認するために，下流側電極の電位をある時間内は充分に高くして陽電子をブロックし て お き ，その後徐々に低下させて反応槽へ陽電子s toredを送り込むという方法で蓄積陽電子量を測定した。こt i me(m sec)第 5図ブロック時間による蓄積電子量の変イ匕の結果をブロック時間の函数として示すと第 6 図のようになり， トラップされている低速陽電子の半減時間は約1 0 m s есであることが確認ざれる。最終的には 電 総 研 リ ニ ア ッ ク を 1 O O p p s あるいはそれ以上の繰り返し周波数で適云する予定なので，この装置を稼働することにより，ノベルス加速器によるものでありながら実質的にほ連続的なビームを種々の研究装置に供給することが可能になった。この意味で，本プロジェクトでは直線ストレージ部を “直流ィ際置” と名づけている。

4 ムおіэИіг
霞念研，Ш 材研 ，筑波太，理研の 4 研究機_ が共同で■しているプロジェクトにおいて，コンバータ一およびモデレータ一の形態等の条件を種々樹寸することにより，〜 4 уАの 7 5 M e V 電子で〜 1 X 1 0 7個/ s e c の低速陽電子を発生させ，2 2 m に亘る輸送系を経て反応|曹，くことに成功した。 さ ら に ，この輸送系の途中に直流ザ曝置を設置して，ノ、。
ルス的に発生している纖陽電子ビームをほぼ直流状のビームに変換することに成功した。これは加速器によって発生させた連続的な低速陽電子としては，世界最高レべルのものである。電総研リニアックの加速能力にはまだ充分の余裕があるので1 0 8個/ s ес程度あるいはそれ以上の低速陽電子を得ることには著しい困難はないものと考えている。
本研 究 は 科 学 技術振興調整費の研究麵「新ビーム技術による高性能機能材料の分析• 評価技術に関する研 究 」の一環として実施しているものである。