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-Ps on the positron lifetime spectra of silica glass and polytetrafluoroethylene (PTFE)小林 慶規*; 佐藤 公法*; 山脇 正人*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 鷲尾 方一*; Kuriplach, J.*
no journal, ,
Our recent observation that 
-Ps is not thermalized in silica glass and fluorinated polymers such as PTFE states that epithermal -Ps needs to be taken into consideration in the interpretation of positron lifetime data. This problem was taken up by Dauwe et al. for polymers many years ago, regarding that Ps behaves as a classical particle. They assumed Ps to continuously lose energy and in line with this the pick-off annihilation lifetime gradually elongates with time. The model predicts a continuous distribution of -Ps lifetimes, apart from that due to the free volume size distribution. However, Ps trapped in the free volume, approximated by the Tao-Eldrup potential, occupies discrete energy levels, hence the treatment by Dauwe et al. disregarding the quantum mechanical nature of Ps trapped in the free volume may not be adequate. In this presentation, we discuss the influence of epithermal -Ps on the positron lifetime spectra of silica glass and PTFE. Our approach is based on the Tao-Eldrup model that allows a single particle Ps to occupy not only the ground state but also excited states and a simple assumption that Ps occupies a single excited state at time zero. The lifetime spectra of -Ps are predicted to be a multi-component exponentially decaying function, not the continuous lifetime distribution predicted by Dauwe et al. The prediction of the model is compared with the available experimental data on silica glass and PTFE.
後藤 亜希*; 満汐 孝治*; 岡 壽崇; 田川 雅人*; 山下 真一*
no journal, ,
高度300km以下の超低軌道(VLEO)を利用することは、高解像度の地球観測や低コストでの打ち上げ・通信に有利である。VLEOの大気は主に原子状酸素(AO)で構成されており、これが8km s
程度の速度で衛星の進行方向の表面と衝突するため、熱制御や構造に使用される有機材料の侵食、粗面化、劣化が生じる。耐AO性を持ち平滑化を保つことのできる材料を利用することは、長寿命のVLEO衛星にとって不可欠である。本研究では、高分子材料の非晶質領域の構造がAO照射による表面形状変化にどのように影響を及ぼすかを調べた。未延伸ポリプロピレン(PP)フィルムと二軸延伸PPフィルムに対してフルエンスの異なるAOを照射し、走査型電子顕微鏡で表面形状を観察したところ、2つのPPフィルムの浸食または質量損失は同等であったが、延伸PPに形成された突起は未延伸PPのそれよりも大きく、少なかった。未照射およびAO照射フィルムの陽電子消滅寿命測定結果から、延伸すると非晶質領域のサブナノサイズの自由体積空孔が小さくことなるがわかった一方で、原子間力顕微鏡による測定から、高分子のラメラ間に数十から数百ナノメートルの大きな空隙が形成されることもわかった。この大きな空隙がAOの拡散や浸透を容易にし、より大きな突起の形成につながったと考えられる。
岡 壽崇; 北田 直也*; 山下 琢磨*; 奥津 賢一*; 木野 康志*
no journal, ,
高分子材料に放射線を照射すると、架橋や切断、酸化などの化学構造変化が引き起こされ、材料の特性が変化する。高分子材料は原子炉施設の絶縁材料などに利用されているため、放射線による特性変化・劣化は施設の安全性に密接に関係する。そこで我々は、試料の局所的な化学構造変化を非破壊で測定可能な陽電子消滅法を利用し、ポリエチレンへの放射線照射による構造変化を調べた。電子線とガンマ線を100kGy、500kGy、1000kGyの線量で照射した高密度ポリエチレンを分析した結果、未照射状態からのオルト-ポジトロニウム(
-Ps)生成確率の減少である
は、
に従うことがわかった。ここで、
は鎖切断密度の増加、
は架橋密度の増加、
と
はそれぞれ材料および放射線の質に依存する定数である。これは、-Ps生成確率の変化を測定することで、と、すなわち放射線照射による鎖切断と架橋の進行を評価できることを示している。このように、陽電子消滅法は高分子の放射線誘発効果を非破壊で測定できることが実証された。
深谷 有喜
no journal, ,
Total-reflection high-energy positron diffraction (TRHEPD) is the positron counterpart of reflection high-energy electron diffraction (RHEED). Owing to the positive charge of the positron, the crystal potential of the material acts as a barrier to the positron beam. This results in a shallower penetration depth of the positron beam, as compared with the electron beam. In particular, total reflection occurs at grazing incidence below the critical angle, limiting the penetration depth of the positron beam to less than 1
. That is, the probe range of TRHEPD is comparable to the thickness of the 2D material. Because of this characteristics, TRHEPD has a great advantage in determining the atomic arrangement of 2D materials and surface structures. In this talk, we will present recent results on the structure determination of intercalated graphene and bismuthene (Bi counterpart of graphene) using the TRHEPD method, together with the origin of the surface sensitivity of the positron beam.