PALS法では、陽電子を物質中に入射し、電子と消滅するまでの時間（陽電子寿命）を測定します。物質中に空孔（原子の抜けた空間）があると、陽電子は空孔に捕獲され、寿命が長くなります。空孔内で陽電子の寿命が延びるのは、空孔が電子の少ない空間だからです。このような性質から、物質中での陽電子寿命を測定することによって、空孔の有無、存在する空孔のサイズを知ることができます。
「ＰＡＬＳ装置」では、LSIや分離膜等の高機能材料で重要となっている表面・薄膜領域のPALS分析が可能です。従来のPALS法ではこれが不可能でした。その理由は、従来装置ではNa-22線源から放出される高速・白色陽電子線(～数100keV)をそのまま試料に入射していたので、陽電子の打ち込み深さが～0.1mm程度と深かったからです。「ＰＡＬＳ装置」では、単色化したエネルギー可変の低速陽電子ビーム(0.5～20keV)を用いることにより、陽電子の打ち込み深さをコントロールし、分析深さを表面から数μｍの範囲で自由に設定できます。これにより、基板上に成膜した薄膜など、表面近傍領域だけに限った空孔計測が可能になります。これまで、単色ビームを用いる深さ可変PALS法は陽電子発生に大型加速器を用いる施設（産総研）でしか行なわれてきませんでしたが、「ＰＡＬＳ装置」は陽電子源にNa-22密封線源を用いた実験室サイズの普及型装置です。Na-22から得られる陽電子強度は加速器施設に比べて２～３桁以上弱いものですが、高効率単色化、高圧縮パルス化技術等により、現在では加速器施設と同等の性能（分解能、計測速度）が得られています。
単原子空孔～数10nmのサイズの空孔が検出可能です。電子顕微鏡など従来の手法では見ることのできない金属、半導体の原子空孔やポリマーの自由体積空孔を検出できるのが大きな特長です。逆に数10nm以上の空孔は大きすぎて、計測が難しくなります。しかし、このような空孔は他の手法でも十分に検出可能であり、PALS法を使う必要はないと考えています。
図：陽電子寿命と空孔サイズの関係
引用文献： T.L.Dull et. al., J. Phys. Chem. B105, 4657 (2001).
分析深さは単色陽電子ビームの入射エネルギーを制御して、陽電子打ち込み深さを変えることにより行ないます。エネルギーが高いほどより深く打ち込まれることになります。その平均打ち込み深さは、物質の密度と入射エネルギーを用いて計算できます。「ＰＡＬＳ装置」で用いる0.5～20keVのエネルギー範囲では、およそ表面（数10nm）から数μmの範囲で平均打ち込み深さを変えることが可能です。ただし、その分布の幅はエネルギーを上げて深く打ち込まれたものほど広がっていきます。打ち込み分布の幅は、平均打ち込み深さのおよそ半分程度になります。
