ポジトロニウムを用いた超微粒子表面の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06452052
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 兵頭 俊夫 東京大学, 教養学部, 教授 (90012484)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 晴雄 東京大学, 教養学部, 助手 (60235059) ; 長嶋 泰之 東京大学, 教養学部, 助手 (60198322)
• Keywords: ポジトロニウム / 超微粒子 / シリカ / 表面 / 常磁性中心 / 紫外線照射 / 時間分解運動量測定 / 陽電子寿命測定

Research Abstract

シリカのポジトロニウム仕事関数は負であるために,微粒子間隙の自由空間に放出されたポジトロニウムは、微粒子バルクに戻ることができず、表面の原子とのみ選択的に相互作用する。本研究では、この事を利用し、微粒子表面の研究を行っている。
本年度は,1.シリカ超微粒子表面の表面常磁性中心の研究の継続と、2.時間分解運動量測定装置の調整およびそれを用いたシリカ超微粒子表面の研究を行った。
1.表面に常磁性中心が存在すると、オルソ・ポジトロニウムがスピン転換してパラ・ポジトロニウムに変化し、2光子自己消滅する。これを利用すると、選択的に、表面常磁性中心が検出できる。本年度は、シリカ超微粒子を、低温で紫外線照射し、陽電子寿命を測定する実験を行った。陽電子照射を行ったときと同じく、表面常磁性中心の生成が確認された。この表面常磁性中心は200K以上では不安定であることもわかった。
2.表面に常磁性中心が存在しないとき、オルソ・ポジトロニウムの2光子消滅は表面電子とのピックオフ消滅である。時間分解運動量測定により、オルソ・ポジトロニウムしか存在しない時間領域を選び、表面電子の運動量分布を測定した。その結果、製造されたままのシリカ・エアロゲルと800°Cで熱処理したものとの間には、観測された運動量分布に顕著な差があることが見いだされた。これは、熱処理によって表面のOH基やCH_3基が遊離したためと思われる。

Research Products

• [Publications] 兵頭俊夫: "Positronium spectroscopies for the study of the surface of fine particles" Positron Spectroscopy of Solids. 419-439 (1995)
• [Publications] 斎藤晴雄: "Detection of paramagnetic cetus on amorphous-SiO_2 gain sufaces using positronium" Physical Review B. 52. R689-R692 (1995)
• [Publications] 斎藤晴雄: "Detection of paramagnetic centers of amorphous-SiO_2 fine grains using positronium" Materials Science Foum. 175-178. 769-772 (1995)
• [Publications] 長嶋泰之: "Thermaligation of free positronium atoms by collisions with silica-powder gains,aerogel grains,and gas molecules" Physical Review A. 52. 258-265 (1995)
• [Publications] 長嶋泰之: "Positron anniluilation in a neutron irradiated α-Al_2O_3 single crystal" Materials Science Forum. 175-178. 461-464 (1995)
• [Publications] 鈴木直毅: "陽電子消滅法による耐衝撃性ポリスチレンの研究" RADIOISOTOPES. 44. 608-615 (1995)