超短パルスガンマ線の発生とその応用に関する研究

超短脉冲伽马射线的产生及其应用研究

基本信息

批准号：
11J05193
负责人：
平義隆
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、電子蓄積リングを周回する高エネルギーの電子ビームに、直角方向からレーザーを衝突させることで発生可能なパルス幅サブピコ秒からピコ秒のレーザーコンプトン散乱ガンマ線源の開発を行い、その応用の開拓及びパルス幅測定技術の開発を行うことが目的である。今年度は、超短パルスガンマ線を世界で初めて陽電子消滅寿命測定に応用する研究とそのガンマ線のパルス幅上限値の評価を行った。陽電子消滅測定は、陽電子が電子と消滅するときに放出する消滅ガンマ線を測定し、物質同定や格子欠陥の種類や大きさを非破壊で測定できる強力な分析方法である。従来の分析方法では、外部で発生させた陽電子を試料に照射しており、厚さ数cmの工業製品の分析を行えないといった問題点があった。しかし、エネルギーの高いガンマ線が、物質中で陽電子を発生することを利用することで試料全体の欠陥分析や容器に密閉された試料の分析を行うことが可能である。実験では、厚さ50mmの鉛板にパルス幅5ps(FWHM)の超短パルスガンマ線を照射し、消滅ガンマ線を高速時間応答のフッ化バリウムシンチレーターで測定した。消滅ガンマ線の放出タイミング分布を算出することで、陽電子の消滅寿命が192±9psと測定された。鉛における消滅寿命の理論値は、190psであるため、超短パルスガンマ線が、陽電子消滅寿命測定に応用可能であることを示すことができた。また、陽電子消滅寿命測定システムの時間分解能が205psであることが分かり、超短パルスガンマ線のパルス幅が電子ビームのパルス幅の400psよりも確かに短くなっていることを実証することができた。これらの研究成果に関して今後学術雑誌に投稿する予定である。

在这项研究中，我们将开发一种脉冲宽度为亚皮秒至皮秒的激光康普顿散射伽马射线源，它可以通过激光与绕电子存储环运行的高能电子束成直角碰撞而产生，并且探索其应用的目的是开拓和发展脉冲宽度测量技术。今年，我们在国际上首次开展了将超短脉冲伽马射线应用于正电子湮灭寿命测量的研究，并评估了伽马射线脉冲宽度的上限。正电子湮灭测量测量正电子与电子湮灭时发出的湮没伽马射线，是一种强大的分析方法，可以无损地测量材料识别以及晶格缺陷的类型和尺寸。传统的分析方法涉及用外部产生的正电子照射样品，这带来了无法分析几厘米厚的工业产品的问题。然而，利用高能伽马射线在材料中产生正电子的事实，可以分析整个样品中的缺陷或分析密封在容器中的样品。实验中，用脉冲宽度为5 ps（FWHM）的超短脉冲伽马射线照射50毫米厚的铅板，并使用快速响应氟化钡闪烁体测量湮灭伽马射线。通过计算湮没伽马射线的发射时序分布，确定正电子的湮灭寿命为192±9 ps。由于铅湮灭寿命的理论值为190 ps，我们能够证明超短脉冲伽马射线可以应用于正电子湮没寿命测量。此外，正电子湮灭寿命测量系统的时间分辨率为205 ps，这表明超短伽马射线的脉冲宽度确实比电子束的脉冲宽度400 ps短。我们计划将来将这些研究成果提交给学术期刊。