イオントラップを用いた固体表面生成原子の衝突相互作用の研究

• Project/Area Number: 06740350
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理学一般
• Research Institution: The Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 松尾 由賀利 理化学研究所, 無機科学物理研究室, 研究員 (50231593)
• Project Period (FY): 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 1994: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: イオントラップ / レーザー・アブレーション

Research Abstract

イオンラップは電磁場を用いてイオンを狭い空間領域に長時間閉じ込めることのできる装置である。我々はこれまでにイオン源にレーザー・アブレーション法を用いたrf(radio frequency)トラップを開発製作してきた。この方法により数十分から数時間という分光研究にも十分な時間にわたって原子、分子、クラスターイオンを閉じ込めることができる。さらに、トラップ容器をイオンのリザーバと考えれば、これらイオンと反応性気体との科学反応の研究に適している。一方、この手法は固定表面に微量にインプラントされた元素の高感度検出に応用することもできる。
本研究では、レーザー・アブレーション法イオントラップと加速器のイオンライン同位体分離を利用したインプラント法を組み合わせて、固体表面の微量原子をイオントラップに閉じ込め物性的性質の測定を行うことを目的とする。
本年度はレーザー・アブレーション法イオントップの性質を解明することを目的として、数値計算を行った。レーザー・アブレーション法イオントラップの機構はまだ十分に解明されているとは言えないので、これについてのより詳しい知見を得、イオンのトラップへの取り込みの効率の向上を計るためである。そこで、イオントラップのrfの位相と緩衝気体の効果を考慮に入れた計算を行ったところ、イオン入射時のrf電場の位相とイオンの入射速度が、閉じ込めの効率に大きく関与することがわかった。この結果を考慮に入れて、イオン閉じ込め効率を向上させるため、現在装置の改良を行っている。
さらに、イオンがトラップ中に閉じ込められている間に、化学反応を起こして別の分子イオンに変化したり、トラップ中でクラスターイオンになったりする様子が観測された。今後、この装置がクラスターイオンの研究に応用されることが期待される。