エバネッセント波を用いた分子線二重共鳴分光法の開発と分子ー固体表面相互作用の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02452083
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 清水 忠雄 東京大学, 理学部, 教授 (90011668)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久世 宏明 静岡大学, 教養部, 助教授 (00169997) ; 立川 真樹 東京大学, 理学部, 助手 (60201612)
• Keywords: エバネッセント波分光 / 表面散乱 / 超音速分子線 / 二重共鳴分光 / レ-ザ-シュタルク分光 / アンモニア分子

Research Abstract

本研究では、高感度レ-ザ-分光法によって分子ー固体表面間の衝突相互作用のメカニズムを明らかにすることを目的としている。その為に、エバネッセント波分光法と赤外レ-ザ-シュタルク分光法を組み合わせた新方法を開発することによって、表面と相互作用している最中の分子の挙動を、また、超音速分子線二重共鳴分光法により、固体表面との衝突前後での分子の内部エネルギ-状態分布の変化を追跡する。
平成2年度までの研究経過は、以下の通りである。ガラスの真空容器を用いた装置を製作し、10μm帯半導体レ-ザ-を光源として、NaC1固体表面近傍のNH_3分子のエバネッセント波分光を行った。シュタルク分光によって感度の向上を図った結果、エバネッセント波による吸収スペクトルが得られ、これと気相のスペクトルとを比較したところ、次の様なことが分かった。表面近傍分子のスペクトル線幅は、気相分子の線幅に比べて約1.5倍広がっている。この幅は、気体分子同士の衝突によって生じる圧力幅、また、光との相互作用領域が有限であるために生じる不確定幅ではない。幅が広がる原因を目下検討中だが、表面との衝突による位相緩和が効いている可能性も考えられる。また、冷却アルコ-ルでNaC1の表面温度を変えて測定した結果、冷却した時の方が、常温時に比べてその線幅が2割以上細くなっていることが分かった。
一方、並行して超高真空容器を製作し、2×10^<ー9>Torrの真空を達成した。これにより清浄表面を用いた実験が可能になる。これを更に分子線実験に利用するために現在ノズルの設計を行っている。なお、今後の分子線実験の基礎デ-タとして、NH_3の超音速分子線の特性を測定し、これを再現する理論モデルを確立した。

Research Products

• [Publications] Y.Tanaka: "Cooling Process of Rotational Degree of Freedom in Supersonic Molecular Beam" submitted for Presentation in Tenth International Conference on Laser Spectroscopy.
• [Publications] Y.Tanaka: "Abnormal Rotational Energy Distribution in Cooling Process of NH_3 Supersonic Molecular Beam" to be submitted to J.Chem.Phys.
• [Publications] Y.Tanaka: "EvanescentーWave Spectroscopy of NH_3 Molecules near NaCl Surface" to be submitted to J.Chem,Phys.