静電型イオンビームトラップによる精密分光の新展開：励起分子イオンの新奇蛍光の解明
| Project/Area Number |
23K22465
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| Project/Area Number (Other) |
22H01194 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
斉藤 学 京都大学, 工学研究科, 教授 (60235075)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥13,260,000 (Direct Cost: ¥10,200,000、Indirect Cost: ¥3,060,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
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| Keywords | 再帰蛍光 / イオンビームトラップ / レーザー励起 / 分光計測 |
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| Outline of Research at the Start |
励起分子や分子イオンの新たな脱励起過程として再帰蛍光放出が提案されている。これまでに申請者らは、静電型イオンビームトラップを用いた蛍光分光法によって、ナフタレンイオンから放出される再帰蛍光の検出に初めて成功した。
本研究では、他の分子イオンに研究の対象を広げ、再帰蛍光が分子イオン共通に生じる脱励起過程なのかを実験的に明らかにする。さらに、レーザー励起を用いた新たな測定法を導入し、再帰蛍光のメカニズムをより正確に表すモデルを構築する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究では、(i)トラップに蓄積したベンゼンカチオンからの再帰蛍光の測定と(ii)レーザー励起に用いる波長可変レーザーの照射系の設計・設置、を目指した。
(i)に関しては、数10マイクロ秒の寿命を持つ蛍光を観測した。理論計算による自然蛍光の寿命は0.04マイクロ秒である。内部転換と逆内部転換の過程を経たうえで放出される再帰蛍光の寿命は自然蛍光の寿命より長いと考えられる。よって、測定されている蛍光は再帰蛍光である可能性が高い。一方、検出光子の収量が非常に少ないために、光子の波長分光測定は困難であった。そこで、より再帰蛍光の収量が高くなると予想されるアントラセンカチオンの測定に研究を進めた。アントラセンカチオンを生成するために、イオン源にアントラセンの蒸発炉を設置し、実験に必要な量のアントラセンカチオンを生成することに成功した。現状では、トラップに蓄積したアントラセンカチオンは放出する蛍光の観測に成功している。
(ii)に関しては、波長可変レーザーを導入し、ミラー、レンズ、絞りからなるレーザー入射系を設置した。ただし、レーザーの迷光や反射光による高いバックグラウンドが光電子増倍管で検出されるため、ナフレンカチオンにレーザーを照射したテスト測定では、検出限界以上の再帰蛍光を観測することができなかった。バックグラウンドを低減するために、レーザー入射部の真空ダクト内とその内壁表面にアパーチャおよび黒体膜を取り付け、迷光や反射光を押さえる工夫を現在している。現状ではバックグラウンド計数を1/4まで低減している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の目標であった、「イオンビームトラップを用いたベンゼンカチオンからの再帰蛍光の観測」に成功し、学会で研究成果を発表することができた。さらに、次年度実施の予定であったアントラセンカチオンの測定にまで研究が進んでいる。また、波長可変レーザーの設置とテスト測定を実施し、レーザーの迷光や反射光によるバックグラウンドを低減するための対策に取り組んでいる。おおむね計画通りに研究が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
(i)のテーマに関しては、引き続きアントラセンカチオンの再帰蛍光測定実験を行う。具体的には、再帰蛍光の寿命および波長スペクトルの測定である。測定結果よりアントラセンカチオンで再帰蛍光が生じていることを明らかにし、これまで我々が報告してきたナフタレンカチオンの再帰蛍光過程が、他の分子カチオンにも共通の脱励起過程であることを示す。
(ii)のテーマに関しては、ナフタレンカチオンの励起内部エネルギーをレーザー励起によって制御し、内部エネルギー量と再帰蛍光の寿命の関係を明らかにする。次年度は、静電型イオンビームトラップに蓄積したナフタレンカチオンに波長可変レーザーを照射し、レーザー励起したナフタレンカチオンが放出する再帰蛍光の測定を目指す。
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Report
(1 results)
Research Products
(2 results)
