走査型陽電子顕微鏡の開発

Development of a scanning positron microscope

前川 雅樹; 河裾 厚男; 平出 哲也  ; 三輪 幸夫

Maekawa, Masaki; Kawasuso, Atsuo; Hirade, Tetsuya; Miwa, Yukio

われわれの研究グループでは、走査型陽電子顕微鏡を開発した。本装置は数mまで収束し陽電子マイクロビームを形成し、試料上を2次元走査することにより発生する消滅線の面内分布を取得できるものである。これにより空孔型欠陥を試料面内の空間分布として取得したり、ある微小特定領域のみの欠陥観察を行うといったことが可能となる。開発したマイクロビーム装置では、陽電子線源として独自開発の55MBqの小型密封Na(有効径2mm)線源を用いた。これを磁界レンズにより試料上へと収束させたところ、世界最高レベルの収束度となる最小1.9mの陽電子マイクロビーム得られた。このビームを用いて、原子炉環境を模擬した高温高圧水中で応力腐食割れ(亀裂)を生じたステンレス鋼を観察したところ、亀裂よりも先端部分において、光学顕微鏡や電子顕微鏡など従来での測定法では判別できない原子空孔様の欠陥が存在することを世界で初めて発見した。

We developed the scanning positron microscope. By scanning the positron microbeam which diameter is several micrometers, spatial distributions of annihilation rays can be obtained. It becomes possible to acquire the two-dimensional distributions of vacancy-type defects, or to perform the defect observation in the selected area. A small sealed sodium-22 source (effective diameter of 2 mm, 55 MBq) developed by us is used as positron source. Using a objective lens, a positron microbeam of 1.9 micrometer is formed. When the stainless steel which has stress corrosion cracking is observed, we found defective areas far from the tip of crack. Those cannot be detected by conventional optical and electron microscope.