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Temperature dependence of positron annihilation lifetime in near-surface and bulk of room-temperature ionic liquid observed by a slow positron beam

低速陽電子ビームによって観測された室温イオン液体の表面近くおよびバルクにおける陽電子消滅寿命の温度依存性

平出 哲也 ; 満汐 孝治*; 小林 慶規*; 大島 永康*

Hirade, Tetsuya; Michishio, Koji*; Kobayashi, Yoshinori*; Oshima, Nagayasu*

N,N,N-Trimethyl-N-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TMPA-TFSI)中において三重項ポジトロニウム(オルトーPs)消滅寿命の温度依存性を、産業技術総合研究所に整備されている垂直型陽電子ビームを用いて150$$^{circ}$$Cまで測定した。TMPA-TFSI液体試料表面から表面近傍とバルク中での測定を行うために、2keVと12keVのエネルギーで陽電子を入射した。融点よりも130$$^{circ}$$C高い150$$^{circ}$$Cにおいても表面の構造による違いが見られた。また、どちらの入射エネルギーでも高温ほど寿命は短くなった。同様の現象は水中においてのみ、オルトーPsと放射線分解生成物であるOHラジカルなどとの反応によって見出されていた。TMPA-TFSIにおける温度依存性においても、オルトーPsの化学反応の存在を示していると考えられた。

We obtained the temperature dependence up to 150$$^{circ}$$C of the triplet positronium ($$ortho$$-Ps) lifetime in N,N,N-Trimethyl-N-propylammonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (TMPA-TFSI) by the vertical slow positron beamline installed at AIST. Positrons penetrate into the liquid surface of TMPA-TFSI with the positron energies of 2 keV and 12 keV to investigate at the near-surface and the balk. The surface structure was visible at 150$$^{circ}$$C, 120$$^{circ}$$C above the melting temperature. The $$ortho$$-Ps lifetime became shorter at higher temperatures for both positron energies. Similar temperature dependence had appeared just in water as the result of the reaction of $$ortho$$-Ps and radiolysis products such as the OH radicals. The temperature dependence observed for TMPA-TFSI suggested that the chemical reaction of $$ortho$$-Ps occurred.

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