PSA のアプリケーション

非破壊で物質のサブナノ空隙を簡単評価

SUS316 の疲労損傷評価① 陽電子寿命測定

陽電子寿命測定システム② SEMによるき裂観察
陽電子寿命 [ps]金属材料

疲労破壊まで繰り返し実施※ 陽電子寿命測定では形状に合わせた専用のアタッチメントを使用

き裂の開始

疲労試験を重ねるごとに金属中の空孔型原子欠陥が増加し、陽電子寿命が長くなります。
この変化から金属の疲労度を評価します。
疲労破壊までの繰り返し比率 [%] ( 破壊 :100%)[1] Y. Uematsu et.al., “Non-destructive evaluation of fatigue damage and fatigue crack initiation in type 316 stainless steel
by positron annihilation line-shape and lifetime analyses” , FFEMS, 40(7), 2017, 1143-1153

図： SUS316の疲労試験による陽電⼦寿命の変化

エポキシ系接着剤の硬化時の⾃由体積変化

高分子材料

硬化の過程で⾃由体積サイズが減少

陽電子寿命 [ps]

試料：2 液混合タイプのエポキシ系接着剤（主剤：エポキシ、硬化剤：ポリアミドアミン）

主剤と硬化剤を 1:1 の割合で混合後、陽電子寿命測定を実施します。
混合後、1 h 間隔で計 9 h 測定し、それぞれの陽電子寿命を解析します。
結果は右図の通り。

時間 [ ｈ ]ガラスビーズの空隙サイズ測定

空隙半径：0.1638 ± 0.0024 [nm]
カウント数

粉末試料

試料：製品名「M-11」（ポッターズ・パロティーニ製）
粒径 125 〜 75μm（85% 以上）
http://www.pqj.co.jp/product/08.html より

時間 [ ns ]ボックス形状のサンプルホルダー

ホルダーの中に粒子状の試料を入れた状態

高分子やガラスなどの非晶質材料の場合は、モデル式を用いて陽電子寿命値から空隙サイズへの変換が可能です。
（変換は解析時に自動で実行され、画面上に表示されます。
）

PSA 仕様
本体サイズ

W358 × H400 × H400 (mm)線源

薄膜陽電子線源（日本アイソトープ協会）※ 核種

測定試料条件

固体：測定面Φ10mm 以上の平面※ 試料厚の条件は材料ごとに異なりますので、一度ご相談ください。
試料形状のご要望（粉末や液体など）に関しても可能な限り対応いたしますので、ご相談ください。

Na-22※ 交換は 2 年を推奨
※ 線源は東洋精鋼にて廃棄

測定対象※ 受注生産品【 金 属 系 】検出欠陥種：転位欠陥、単原子空孔、複原子空孔

検出欠陥濃度：1 ppm ~陽電子線源値

1MBq（+0％、-30％）

電源

100V 5A

付属機器

HDO4024（テレダイン・レクロイ社製 DSO）
専用プログラム、ノート PC【高分子系】空孔サイズ：0.2 nm ~※ ポリイミド等の一部材料で空孔評価できないものがございます。

等

■製造元

測定時間の目安

0.5 〜 5 時間

環境条件〜 70℃、無磁場中■お問合せ先

愛知県弥冨市馬ヶ地 3-195-1
TEL 0567-52-3451

FAX 0567-52-3457

http://www.toyoseiko.co.jp/

本社

戦略営業部

東京都千代田区鍛冶町 1-8-6 神田 KS ビル〒101-0044
TEL 03-5256-1811
FAX 03-5256-1818

弊社ウェブページからもお問い合わせいただけます http://www.ikedarika.co.jp/inquiry/◆ サブナノサイズの微細⽋陥を、誰でも簡単評価◆ ⾦属、半導体、⾼分⼦、ガラスなどの材料開発に◆ コンパクトな卓上機※本製品は国⽴研究開発保⼈産業技術総合研究所と共同開発しています。

材料評価⽅法の新しいご提案！
陽電子寿命測定法を使用した「PSA」の特長をご紹介します。

PSA 〜 Positron Surface Analyzer 〜の３つの特⻑

陽電⼦寿命測定でできること

特許技術等により、従来装置に比べ産業利用に適した仕様を実現しました「材料の空隙」を評価できます！
陽電子寿命測定法
材料中の空隙、特にサイズの小さい「微小空間」は様々な物性に影響します。

ナノサイズの 1/10

非破壊でサブナノサイズの超微細空隙を簡単評価

物性の例：熱伝導率／力学特性／ガス透過率／光透過率／誘電率など

従来法

水銀圧入法、窒素ガス吸着法、X 線小角散乱など

1

陽電子寿命の測定には放射線源を使用しますが…
そのため、■ 金属・半導体材料の原子欠陥 ( 空孔型 ) を 1ppm〜検出

PSA では「規制値以下の密封線源」を使⽤■ 高分子・ガラス材料の自由体積サイズを高精度評価

非破壊ではナノサイズまでしか評価できなかった

通常の実験室で使⽤可能■ 通常の実験室で使用可能

低レベルの密封線源は放射線障害防止法の上で” 放射性物質” に分類されません。

陽電⼦・陽電⼦寿命とは？

■ 使用に許可・届出は不要■ 使用者に特別な資格は不要※ 放射線源を使用する場合は、放射性同位元素（RI）の種類に応じて規制数値が定められており、規制対象となった場合は関係機関への■ 陽電子とは「許可または届出」が必要です。PSA で使用している密封線源は「規制対象外」のため許可・届出不要です。

⾦属・半導体の場合

⾼分⼦の場合原子空孔型の格子欠陥の情報を取得

分子間空隙などの微小空隙の情報を取得

陽電子

正の電荷をもつ、電子の「反粒子」です。

（正の電荷）

電子と出会うと対消滅し、γ線を放出します。

電子（負の電荷）原子空孔2

簡単に測定準備■ 陽電子寿命とは従来は、同等の試料が 2 枚必要でした。
陽電子が電子と出会い消滅するまでの時間（寿命）を指します。
転移

陽電子寿命は電子密度に依存し、空隙サイズが大きいほどまた 2 枚の試料で線源をはさんで測定するため、ピンセット等で線源を扱う必要がありましたが…
原子核

分子間空隙（自由体積）

電子密度は低くなるので、陽電子寿命はより長くなります。

特許取得の「アンチ・コインシデンス (AC) システム」によりステージに試料を置くだけで、簡便に陽電子寿命測定が可能に

このように微小空隙のプローブとして陽電子を用いる方法を「陽電子寿命測定法」と言います。

■ 1 枚の試料で測定可能

陽電⼦寿命測定法の原理
陽電子の入射■ 試料セット時に線源の ハンドリングが不要
欠陥へのトラップ電子との対消滅

アンチ・コインシデンス（AC）システム
特許技術 (Patent No. 5843315(JP), Patent No. 8785875(US))

22 Na（陽電⼦線源）e+スタート信号検出器

電⼦と⽋陥に対消滅

トラップ

ストップ信号
検出器

γ線
e+

⼊射・熱化

ACシステムの模式図

γ線

原⼦核e+

3

ユーザーフレンドリーな仕様

原⼦空孔

小型で卓上サイズ
22

Na から陽電子が放出される際、ほぼ同時にγ線が放出陽電子がサンプル中を拡散欠陥にトラップされる

陽電子が消滅し、陽電子発生時とはエネルギーが異なるγ線が放出陽電子が発生したタイミング信号
検出！

検出！

「時間差」を 陽電⼦寿命 として計測①

一連の計測を複数回繰り返し、陽電子寿命のヒストグラムを取得②解析して陽電子平均寿命を求める

STOP

空隙サイズ：⼤Time / ns

陽電子寿命ヒストグラムのイメージ図

装置のセットアップや測定、産総研認証の標準物質（金属系、高分子系など複数ラインナップ ）により、PSA の信頼性が確認済。
標準で 1 個付属しているためユーザー自身での確認も可能です。

専用ソフトウェアを付属。

Ex.1
Ex.2
Ex.3
Ex.4※ 陽電子平均寿命の値が大きいほど、空隙のサイズが大きい

認証標準物質による信頼性確認

解析を数クリックで実行できる

陽電子が消滅したタイミング信号

Intensity / counts

START

PSA 専用ソフトウェア

本体サイズ：
W350×D400×H400mm