Development of gamma-ray-induced positron annihilation spectroscopy at UVSOR-III

UVSOR-IIIにおけるガンマ線誘起陽電子消滅分光法の開発

平 義隆*; 岡野 泰彬*; 平出 哲也  ; 薮内 敦*

Taira, Yoshitaka*; Okano, Yasuaki*; Hirade, Tetsuya; Yabuuchi, Atsushi*

UVSORにおいて逆トムソン/コンプトン散乱により得られる高エネルギー超短パルスガンマ線を、ガンマ線誘起陽電子消滅分光法(GiPALS)に応用した。GiPALSでは、8台のBaFシンチレーション検出器と2台のデジタルオシロスコープを用いて、半値幅140psの時間分解能を有する陽電子寿命測定システムを開発した。GiPALSは現在外部ユーザーが利用可能であり、例えば、応力負荷下での陽電子寿命その場測定が行われている。また、Ge半導体検出器を導入したガンマ線誘起陽電子消滅寿命-運動量相関(GiAMOC)測定装置の開発も行っている。さらに、パルスガンマ線の散乱が陽電子寿命スペクトルに及ぼす影響を、モンテカルロシミュレーション コードEGS5を使用して計算で評価し、手法の高度化を行っている。今後、円偏光ガンマ線を用いたスピン偏光陽電子消滅分光法の開発なども計画されている。

High-energy ultrashort pulse gamma rays obtained by inverse Thomson/Compton scattering in UVSOR were applied to gamma-ray-induced positron annihilation spectroscopy. In gamma-ray-induced positron annihilation lifetime spectroscopy (GiPALS), a positron lifetime measurement system with a time resolution of 140 ps in full width at half maximum was developed using eight BaF scintillation detectors and two digital oscilloscopes. GiPALS is currently available for users and in situ measurements of positron lifetime under stress loading is conducted. The development of gamma-ray-induced age-momentum correlation (GiAMOC) system using Ge semiconductor detectors is also in progress. Furthermore, the effect of pulsed gamma-ray scattering on the positron lifetime spectra is evaluated computationally using the Monte Carlo simulation code EGS5, and the method is being refined. The development of spin-polarized positron annihilation spectroscopy using circularly polarized gamma rays is also planned in the future.