捕捉電子と陽電子のPs形成機構

Positronium formation mechanism of trapped electrons and positrons

平出 哲也  ; 鈴木 直毅*; 斎藤 文修*; 兵頭 俊夫*

Hirade, Tetsuya; Suzuki, Naoki*; Saito, Fuminori*; Hyodo, Toshio*

低温域(-50C以下)では多くの物質中で分子運動が凍結され、電離の際に放出された電子は0.53eV程度で束縛され長時間安定に存在できる。このような物質中に入射された陽電子は通常のスパー(放射線がエネルギーを付与することで形成される活性種が集まった領域)内過程によってポジトロニウム形成するが、この過程を逃れた陽電子は、その後拡散する過程で弱く束縛された電子を捕まえることによりさらにポジトロニウム形成が可能となる。この過程は通常のポジトロニウム形成に比べ比較的遅く起こることを実験により示してきた。今回、これら実験データを物質中における陽電子の局在化も考慮し、解析を試みた。その結果、ポリエチレン中、20Kにおいて陽電子は数十ピコ秒程度で局在し、拡散できなくなることがわかった。

The electrons formed by ionization can be localized with 0.5-3eV at low temperatures (below -50C) in some materials for long time. Positrons injected in liquids and molecular solids have a chance to form positronium with one of the excess electrons in the spur. However some of the positrons can escape from the positronium formation and they will annihilates from free positron state, usually. If there are weakly localized electrons in the materials at low temperatures, positrons will have the next chance to form positronium with these electrons. We showed that this positornium formation was slower than the positoronium formation in the spur. We have analyzed the data with considering the positron localization time and obtained several 10 ps as the localization time of positrons in polyethylene at 20K.