陽電子消滅寿命-運動量相関(AMOC)による水中におけるOHラジカルの測定

Measurement of OH radical in water by positron annihilation age-momentum correlation (AMOC)

平出 哲也  

Hirade, Tetsuya

陽電子消滅寿命(PALS)測定において見られる水中における三重項Ps(o-Ps)からの消滅寿命は、通常の液体と異なり、高温ほど寿命が短くなる。これはo-Psが周囲の活性種と反応するためである。陽電子消滅寿命-運動量相関(AMOC)測定では特にスピン交換反応により形成される一重項Ps(p-Ps)が検出され、PALS測定同様に温度依存性が見られると予測される。実際には10C程度までは測定温度を低下させるとスピン交換反応によるp-Psの形成が減少したが、6C付近ではスピン交換反応によるp-Psの形成が増大した。これはo-Ps中の電子とスピン相関をもつ電子が残るOHラジカルとの反応が優先的に起こることが原因であると考えられる。このことから、10C以上では3次元的な拡散が反応を支配しているが、10C以下では水クラスターが形成され、その表面にOHラジカルが局在し、o-Psと反応していると考えられる。

The annihilation lifetime of triplet Ps (o-Ps) in water observed by the positron annihilation lifetime (PALS) measurement shows opposite temperature dependence of other usual liquids, i.e. shorter lifetimes at higher temperatures. This is because o-Ps reacts with surrounding active species in water. In the positron annihilation lifetime-momentum correlation (AMOC) measurement, in particular, singlet Ps (p-Ps) formed by spin exchange reaction is detected effectively, and it is predicted that temperature dependence is observed like PALS measurement. In fact, above about 10C, the formation of p-Ps by the spin exchange reaction decreased with lowering temperatures. However, at around 6C, the formation of p-Ps by the spin exchange reaction increased again. The reason of this phenomenon is that the reaction with the OH radical with the electron having a spin correlation with the electron in o-Ps preferentially occurs. Hence, three-dimensional diffusion dominates the reaction above 10C and OH radical on the surface of water cluster preferentially reacts with o-Ps below 10C.