プロチウムによる結晶構造変化挙動のポジトロンを用いたその場測定

• 研究課題/領域番号: 12022217
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 白井 泰治 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20154354)
• 研究分担者: 荒木 秀樹 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20202749)
• 研究期間 (年度): 2000
• 研究課題ステータス: 完了 (2000年度)
• 配分額: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円); 2000年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
• キーワード: プロチウム / ポジトロン / 陽電子消滅 / アモルファス / 格子欠陥 / 水素吸蔵合金

研究概要

陽電子は結晶中では格子間に位置し、一方アモルファス等では自由体積(フリーボリューム)の大きな位置に納まり、固有の寿命ののち電子と対消滅してガンマ線を放出する。この特異な性質を利用し、プロチウム誘起アモルファス化が見い出されているC15ラーベス相RM2について、プロチウム吸蔵中の結晶構造変化、プロチウム誘起アモルファス化、アモルファスの結晶化、相分離過程、プロチウム放出による結晶構造変化の各プロセスにおいて陽電子消滅測定を実施した。その結果、この場合にも、プロチウム吸蔵中に大量の格子欠陥が形成されていること、その大量の格子欠陥がプロチウム誘起アモルファス化に本質的に関わっていることを明らかにした。
一方、LaNi_5、ZrMn_2などの代表的な水素吸蔵合金について、プロチウム吸蔵・放出過程について陽電子消滅その場測定を行い、格子欠陥生成メカニズムを探るために、今年度は測定システムを一新し、PCT曲線を取りながら陽電子消滅その場測定を行い、どの格子欠陥がプロチウム吸蔵のどの段階で形成されるのかを明らかにした。実験・解析結果にもとずいて、プロチウムによる固溶媒体自身の構造変化メカニズムの原子スケールでの解明の糸口を見い出した。
また、従来のセル体積等の指標では水素解離圧を予測できない合金系について、陽電子消滅測定を実施し、従来水素解離圧の指標として用いられてきたセル体積では整理出来なかった合金系に対しても適用可能な、より直接的で合金開発に有力な新指標を得た。