We demonstrate the efficient injection of a pulsed positron beam into a magnetic dipole trap and investigate the ensuing particle dynamics in the inhomogeneous electric and magnetic fields. Bunches of ∼105e+ were transferred from a buffer-gas trap into the field of a permanent magnet using a lossless E×B drift technique. The Δt≈0.2µs pulses were short compared to the toroidal rotation period, τd≈16µs, and e+ confinement time, τc≈0.6 s. The redistribution dynamics were studied by measuring the delayed γ-ray emission as the trap was emptied. This work extends the record for the number of low-energy positrons held in a dipole trap by two orders of magnitude and represents a significant advance toward the confinement of an electron-positron pair plasma. Published by the American Physical Society 2024

The annealing properties of open spaces in 90-nm-thick SiO2 deposited from tetraethylorthosilicate (TEOS) using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) were studied with monoenergetic positron beams. From the lifetime of positronium (Ps) and an empirical model assuming a spherical open space, the mean diameter of open spaces was estimated to be 0.45 nm for PECVD-SiO2 before annealing. In the annealing temperature range below 350 °C, the size of the open spaces and their concentration increased as the temperature increased. Because initial water desorption from PECVD-SiO2 occurred in this temperature range, the observed increases in the size and concentration of spaces were attributed to the detrapping of water from such regions. Above 400 °C annealing, Ps formation was suppressed due to carrier traps introduced by the desorption of gas incorporated during TEOS decomposition. The size of the open spaces reached its maximum value (0.61 nm) after 800 °C annealing and started to decrease above 900 °C. After 1000 °C annealing, although the size of the spaces was close to that in thermally grown SiO2, their concentration remained low, which was attributed to residual impurities in the SiO2 network.