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Negative muonium ion production with a C12A7 electride film

C12A7エレクトライドを用いた負ミューオニウムイオン生成

大谷 将士*; 深尾 祥紀*; 二ツ川 健太*; 河村 成肇*; 的場 史郎*; 三部 勉*; 三宅 康宏*; 下村 浩一郎*; 山崎 高幸*; 長谷川 和男; 北村 遼; 近藤 恭弘; 森下 卓俊; 飯嶋 徹*; 居波 賢二*; 須江 祐貴*; 四塚 麻衣*; 飯沼 裕美*; 中沢 雄河*; 石田 勝彦*; 齊藤 直人; 安田 浩昌*

Otani, Masashi*; Fukao, Yoshinori*; Futatsukawa, Kenta*; Kawamura, Naritoshi*; Matoba, Shiro*; Mibe, Tsutomu*; Miyake, Yasuhiro*; Shimomura, Koichiro*; Yamazaki, Takayuki*; Hasegawa, Kazuo; Kitamura, Ryo; Kondo, Yasuhiro; Morishita, Takatoshi; Iijima, Toru*; Inami, Kenji*; Sue, Yuki*; Yotsuzuka, Mai*; Iinuma, Hiromi*; Nakazawa, Yuga*; Ishida, Katsuhiko*; Saito, Naohito; Yasuda, Hiromasa*

負ミューオニウムはそのユニークな性質から様々な科学の分野で応用される可能性がある。1980年代に真空中で初めて生成されて以来、仕事関数の低い物質を用いて負ミューオニウム生成効率を高めることが議論されてきた。アルミナセメントの構成物質であるC12A7は良く知られた絶縁体であるが、電子をドープすることで導体として振舞うことが近年発見された。このC12A7エレクトライドは2.9eVという比較的低い仕事関数を持ち、負イオン生成効率を示すと期待されている。本論文では、従来用いていたアルミニウム、C12A7エレクトライド、さらにステンレスターゲット用いた負ミューオニウムイオン生成効率の比較について述べる。測定された生成率は10$$^{-3}$$/sであり、現状セットアップではエレクトライドにおいても大きな生成率向上は確認されず、表面状態をより注意深く整える必要であることが推定される。また、生成された負ミューオニウムの平均エネルギーに材質依存はなく、0.2$$pm$$0.1keVであった。

Negative muonium atom ($$mu^+$$e$$^-$$e$$^-$$, Mu$$^-$$) has unique features stimulating potential interesting for several scientific fields. Since its discovery in late 1980's in vacuum, it has been discussed that the production efficiency would be improved using a low-work function material. C12A7 was a well-known insulator as a constituent of alumina cement, but was recently confirmed to exhibit electric conductivity by electron doping. The C12A7 electride has relatively low-work function (2.9 eV). In this paper, the negative muonium production measurement with several materials including a C12A7 electride film will be presented. Measured production rate of the Mu$$^-$$ were 10$$^{-3}$$/s for all the Al, electride, and SUS target. Significant enhancement on electride target was not observed, thus it is presumed that the surface condition should be more carefully treated. There was no material dependence of the Mu$$^-$$ averaged energy: it was 0.2$$pm$$0.1keV.

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