デジタルオッシロスコープによる陽電子寿命測定の安定性について

Stability of positron annihilation lifetime measurement by digital oscilloscopes

谷地 洋也; 橋 洋平; 平出 哲也  ; 鈴木 健訓*

Yachi, Hironari; Hashi, Yohei; Hirade, Tetsuya; Suzuki, Takenori*

従来のアナログ回路(NIMモジュール)に変えて、陽電子寿命測定にデジタルオッシロスコープが使用されるようになってきた。この方法により、シンチレーターと光電子増倍管を組合せた線検出部からの信号波形を、直接デジタルオシロスコープに入力し、100万イベント以上の波形データを記録した後、すべてのイベントの解析を行うことができる。例えば、Na-22を用いた陽電子寿命測定の場合、従来は数時間かけてアナログ回路で解析した陽電子消滅時刻情報をマルチチャンネルアナライザー(MCA)に100万イベント程度記録していたのに対し、デジタルオシッロスコープでは安定性が高いため優に100倍の時間をかけて多数のデータを記録することが可能となった。ただし、現状では安定性評価や測定についての指針等は未だ作られていない。そこで、安定性等について実験的な検討を試みた。その結果、複数使用している光電子増倍管には、電源を共通させることにより陽電子消滅時刻情報のドリフトを抑えられること、また、取り込み時のアナログ系のゲインを調整し、できるだけ入力波形の分解能が高くなるよう条件を設定することで時間分解能が向上すること等の結果を得た。

Recently, it is becoming possible to apply digital oscilloscopes for positron annihilation lifetime measurement instead of use of analogue circuit (NIM modules). More than 1 million sets of wave signals from -ray detectors constructed by scintillaters and photomultiplier tubes are recorded by a digital oscilloscope and analyzed afterward by a personal computer. More than 1 million events of positron annihilation are accumulated on a multi channel analyzer (MCA) for 2-4 hours to construct one lifetime spectrum in the case of the conventional analogue lifetime measurement system. However, it is possible to measure 100 times longer time, i.e. to accumulate 100 times more counts, because of the much better stability of the positron annihilation lifetime measurement system by digital oscilloscopes. Although it is clear that the system by digital oscilloscopes is very stable, There is no indication how much it is stable and how we can construct stabler and better systems. We studied these things and can conclude that we should apply one electric power supply for all detectors and higher voltage to the detectors and full range measurement (8bit) can give better time resolution.