陽電子消滅法とESR法を組み合わせた表面常磁性中心の研究

正电子湮没法与ESR法相结合的表面顺磁中心研究

• 批准号: 10740201
• 负责人: 斎藤 晴雄
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10740201/
• 关键词: 陽電子消滅; ESR; 表面; 常磁性中心; 紫外光照射; 不多電子; ポジトロニウム; スピン交換反応; 不対電子

本科研費の初年度(平成10年度)に作成した試料の紫外光照射が可能なクライオスタットを用い、酸化物微粒子を低温に冷却した状態で低圧水銀灯からの254nmの波長の光を試料に照射し、ポジトロニウムの平均寿命を調べた。その結果、200℃で熱処理をしたシリカエアロゲルとアルミナ超微粒子に於いて、ポジトロニウムの平均寿命が大きく減少することを見出した。これは紫外光による表面常磁性中心の生成と、ポジトロニウムとそれとのスピン交換反応を表している。一方、シリカ超微粒子(Cab-O-Sil)と、800℃で熱処理をしたシリカエアロゲルでは、長時間紫外光照射を行っても全くポジトロニウムの寿命が変化せず、表面常磁性中心が生成されないことがわかった。同じ紫外線光源を用い、低温照射下のESR測定を行ったところ、200℃で熱処理をしたシリカエアロゲルにおいてポジトロニウムとスピン交換をするラジカルは-OCH_2であることがわかった。ESR測定と陽電子寿命測定の際の照射強度を同じにして、ESR測定から-OCH_2ラジカルの濃度を求め、陽電子寿命測定からポジトロニウムのスピン交換の速度を求めた。この2つの結果を組み合わせて、ポジトロニウムと-OCH_2ラジカルのスピン交換反応の断面積を推定した。結果は、3(+6,-2)×10^<-21>[m^2]であった。以上の結果より、ポジトロニウムは表面の常磁性中心に敏感であり、そのプローブとして有用であることがわかった。ポジトロニウムを用いたスピン検出法の感度を、得られた断面積から導いたところ、検出限界は10^<15>spin/cm^3程度となり、SQUID帯磁率計と同程度であることがわかった。

In the initial year of this research project (FY 10), ultraviolet irradiation of samples was performed, acid particles were cooled at low temperatures, and samples were irradiated with light of 254nm wavelength from a low pressure mercury lamp. The average life of samples was adjusted. As a result, heat treatment at 200℃ resulted in a significant decrease in the average life of ultrafine particles. The formation and exchange of magnetic centers on the surface of ultraviolet light The lifetime of ultra-fine particles (Cab-O-Sil) is changed by heat treatment at 800℃ and long-term ultraviolet irradiation, and the magnetic center on the surface is generated. ESR measurement under low temperature irradiation and heat treatment at 200℃ESR measurement and positron lifetime measurement of the irradiation intensity, ESR measurement of the concentration of OCH_2, positron lifetime measurement and the speed of the exchange The results of this study were combined to estimate the cross-sectional area of the exchange reaction. The result is, 3(+6,-2)×10^<-21>[m^2]. The above results show that the magnetic center of the surface is sensitive and useful. The sensitivity of the method of detection is determined by the method of detection<15>.

项目成果

Haruo Saito and Toshio Hyodo: "Quenching of Positronium by surface paramagnetic centers in ultraviolet - and positron-irradiated fine oxide grains"Physical Review B. 60・15. 11070-11077 (1999)

Haruo Saito 和 Toshio Hyodo：“紫外线和正电子照射的细氧化物颗粒中的表面顺磁中心对正电子的淬灭”物理评论 B. 11070-11077 (1999)。