0

1

原子物理研究室

A1176648 村上 奨★目的★目的★目的★目的

信号強度の最適化信号強度の最適化信号強度の最適化信号強度の最適化

回転温度のより正確な決定回転温度のより正確な決定回転温度のより正確な決定回転温度のより正確な決定

イオントラップ中でのイオントラップ中でのイオントラップ中でのイオントラップ中でのN₂₂₂₂イオンの生成イオンの生成イオンの生成イオンの生成

【分子イオン生成法分子イオン生成法分子イオン生成法分子イオン生成法】

・電子衝撃イオン化法・電子衝撃イオン化法・電子衝撃イオン化法・電子衝撃イオン化法

フラグメントイオンが生じやすいフラグメントイオンが生じやすいフラグメントイオンが生じやすいフラグメントイオンが生じやすい

振動回転状態を選択した分子イオンの生成は不可能振動回転状態を選択した分子イオンの生成は不可能振動回転状態を選択した分子イオンの生成は不可能振動回転状態を選択した分子イオンの生成は不可能

・共鳴多光子イオン化・共鳴多光子イオン化・共鳴多光子イオン化・共鳴多光子イオン化(REMPI) 法法法法

特定の分子イオンのみ選択的に生成できる特定の分子イオンのみ選択的に生成できる特定の分子イオンのみ選択的に生成できる特定の分子イオンのみ選択的に生成できる

2R+2N₂₂₂₂-REMPI → 2光子共鳴光子共鳴光子共鳴光子共鳴(Resonance)+2光子イオン化光子イオン化光子イオン化光子イオン化

(1)N₂(X¹∑g⁺,v=0)+2hv(UV)→N₂(a¹Πg,v=1)

(2)N₂(a¹Πg)+2hv(UV)→N₂⁺(X²∑g⁺)+e⁻

N₂

N₂

N₂⁺

Two-photon

ionization

Two-photon

absorption

X¹∑g⁺

a¹Πg

above 8.6eV

²∑g⁺

(15.6eV)

e⁻

hv

hv

hv

hvphotons～4eV

Wiley-Mclaren TOF spectrometer

セラトロン

ガスノズル

内径:0.5mm

長さ:3mm

加速電極

(14.1V)

REMPIレーザー

(283-284nm)

ドリフトチューブ（ＧＮＤ）

245mm10mm

引出し電極

（0－数Ｖ）

[パルス色素レーザー]

線幅:<0.08cm⁻¹@283nm

出力:<9mJ@283nm

パルス幅:5ns

繰返し:10Hz

[真空チャンバー]

真空到達度:1.0×10⁻⁶Pa

実験時:10⁻³-10⁻²Pa

0

2

0 20 40 60 80 100

ion

sign

al (

arb

.uni

ts)

time of flight (us)

283.0nm

283.2nm

Vacc=0V,Vbp=14.1V,

VCEM=-2.7kV,delay=260µs

飛行時間51.5µsの位置

にピークの差が見えた。

N₂⁺イオンの生成が

確認された。(N⁺イオ

ンは生成されない。) 0

50

100

150

200

250

300

350

400

283 283.2 283.4 283.6 283.8 284

ion

sign

al (

arb.

units

)

wave length (nm)

Vacc=0V,Vbp=14.1V,

VCEM=-2.7kV,delay=260µs

283 283.2 283.4 283.6 283.8 2840

5

10

15

20

25

30

35

OPQRS

wavelength(nm)

J''

O(14)

P(15)

O(13)O(12)O(11)

O(10)

P(14)P(13)

P(12)P(11)

0

50

100

150

200

250

300

350

400

283.5 283.6 283.7 283.8 283.9 284

ion

sign

al (

arb

.uni

ts)

wave length (nm)

P(11)

P(12)

P(13)P(14)

P(15)

O(12)

O(11)O(13)

O(14)

O(10)

��

�

,�

�� � �����������, �′′�� ����

���

�����

�

���

�⁄ を横軸、ln(I/gS)を縦軸としてスペクトル強度

をプロットすると、これら

の点は直線状に並び、その傾きは��

��

�となる。

昨年度と同様にボルツマンプロットにばらつきが見られた。昨年度と同様にボルツマンプロットにばらつきが見られた。昨年度と同様にボルツマンプロットにばらつきが見られた。昨年度と同様にボルツマンプロットにばらつきが見られた。

−0.8

−0.6

−0.4

−0.2

0

0.2

300 350 400 450 500 550 600 650

ln(I

/gS

)

Erot

/kb

Slope:-0.0017

ボルツマン因子： exp���

���

����

核スピン縮退度：g(J’’ )

2光子ヘンル・ロンドン因子： ����, �′′

フランクコンドン因子：F

回転量子数に独立な定数：C

0

3

回転温度回転温度回転温度回転温度:303K

−2

−1.5

−1

−0.5

0

0.5

100 200 300 400 500 600 700

ln(I

/gS

)

Erot

/Kb

Slope:-0.0033

300Kにおける比較

O(10)

283.5 283.6 283.7 283.8 283.9

実験値

300K

ion

sig

nl (

arb

. un

its)

wavelength (nm)

P(11)

P(12)

P(13)P(14)

P(15)

283.5 283.6 283.7 283.8 283.9

実験値

300K

ion

sig

nal (

arb.

units

)

wavelength (nm)

O(12)

O(13)

O(14)

O(11)

回転温度:300K

3.5 10−3

4 10−3

4.5 10−3

5 10−3

5.5 10−3

6 10−3

280 300 320 340 360 380

残差

Trot

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000

num

ber

of N

2+

io

n

time (s)

(ⅰ)

(ⅱ)

1.1 mm

Ca⁺：約3600個

0

4

�回転温度のより正確な決定ができた。

� REMPIによるN₂⁺イオンのトラップを確認した。

� N2⁺イオンの生成数が少ない

� REMPIによるさまざまな分子イオンのイオント

ラップ中での生成