| 研究課題/領域番号 |
11640517
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| 研究機関 | 高エネルギー加速器研究機構 |
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研究代表者 |
近藤 健次郎 高エネルギー加速器研究機構, 共通研究施設, 教授 (20004434)
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| 研究分担者 |
沖 雄一 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (40204094)
三浦 太一 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (80209717)
鈴木 健訓 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 教授 (40162961)
沼尻 正晴 高エネルギー加速器研究機構, 放射線科学センター, 助手 (20189385)
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| キーワード | 陽電子消滅 / 極低温 / 高分子の凍結 / 分子間ポテンシャル / 捕捉電子 / ポジトロニウム / 光効果 / 自由体積 |
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| 研究概要 |
陽電子消滅法を高分子に応用した場合、試料に入射した陽電子は、大抵の高分子でポジトロニウム(Ps)を形成する。Psは水素原子の陽子を陽電子で置き換えたもので、高分子間を拡散している間に高分子間の空隙に捕捉され、空隙の大きさに相関した寿命で消滅する。陽電子消滅から得られる情報は、陽電子寿命、Psの寿命、これらの寿命に相当する相対的強度である。Psの長寿命は空隙の大きさに関係したもので、空隙を球形井戸型ポテンシャルと仮定すれば、量子論的に寿命と空隙の大きさの関係式が求められ、定量的に高分子間の自由体積を議論することができる。
一方、強度からどのような情報が得られるかは、議論が多く、よく分かっていなかったが、光効果の実験から強度に対しても理解が深まった。Ps長寿命成分の強度は、一般に、Psは空隙の中で消滅することから空隙の量に相関した量で、強度が大きいと空隙の量が多いという説明がなされてきた。高分子の化学構造、立体構造、温度等が一定の条件を満たせば、長寿命成分の強度と空隙の間には比例した相関があると考えられる。しかし、大抵の場合、異なった試料で強度を比較することは単純ではなく、特に、試料を極低温(〜100K)に冷却すると強度が増加し、空隙の量とは全く関係していないことが起こる。この低温における増加を、光を照射することにより消すことができるため、増加は光で消滅した電子に関係することが説明されている。このような電子は、線源から放出された陽電子が高分子内でイオン化した結果生まれたもので、電子は極低温で構造が凍結した高分子間にできたポテンシャルに次々とトラップされる。これは線源による放射化が時間とともに進み、トラップされる電子の数が時間とともに増加し、陽電子は浅く捕捉されたこれらの電子と結合してPsを形成するため電子が増えるとPsの強度が増加する。
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