開放型ESRスペクトロメーターの試作と化学反応への応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02555171
• Research Institution: Kanagawa University
• Principal Investigator: 相馬 純吉 神奈川大学, 理学部, 教授 (00001115)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塩谷 優 広島大学, 工学部, 助教授 (80002137) ; 天野 力 神奈川大学, 理学部, 助教授 (20017445) ; 原 秀元 マイクロ, デバイス(株), 社長
• Keywords: ESR / フリーラジカル(ラジカル) / 化学反応

Research Abstract

1.本研究の目的:ESRの2つの欠点、試料用空間が小さな閉空間であること、及び化学反応中生成ラジカル検出の為には感度不足であること、を全く新しい手段で解決するのが本研究の目的である。
2.研究成果:1)上記目的達成の為、ESR装置で従来用いられてきた空洞共振器の使用を止め、代わりに発信、受信の一対のホーンを用い、試料用空間として、この2つのホーン間の開放空間を持つ開放型ESRスペクトロメーターを設計試作し成功を収めた。これによって上記の第一の欠点が除去され、化学反応研究用装置を収容出来る空間が確保された。2)上記第二の欠点を除く為、通常のESRで使用されているXバンドよりも高周波のKバンドのマイクロ波を使用し、感度向上を計った。3)この開放型ESRスペクトロメターの感度を検定し、DPPHベンゼン溶液で10mol/lが得られ十分実用となることが確認された。4)第二の欠点を改良する為にはもっと高感度であることが望ましいので、電磁レンズ付ホーンを用い、マイクロ波ビームの指向性を高めるよう試みたが感度向上は得られなかった。5)同じく感度向上の為ファブリーペロー共振器を試作し使用した。感度は向上したが、試料による共振点シフトが大きく、実用に適さないと判断し、最終的には用いなっかた。6)発射マイクロ波の偏光面に対し90度傾けたホーンで受信するクロスホーン方式を試み、ESRが分散として観測されることを発見した。7)このクロスホーンによるESR分散は一種のファラデー回転によると考察した。8)この開放型を用いれば、誘電損失の大きい試料、例えば含水試料、からのESRが非常に容易に観測された。これは本方式の大きな長所である。9)このホーン方式はミリ波にもそのまま応用出来、一層の感度向上が期待される。

Research Products

• [Publications] G.Scholtysseck,J.Sohma,G.Zachmann: "MAS NMR Studies on Molecular Motion in Cross-linked Polyethylene." Polymer. 32. 1031-1043 (1991)
• [Publications] J.Sohma: "BL NMR Studies on Radiation Effects on Polymers" Radiation Physics and Chemistry. 40. 121-126 (1992)
• [Publications] J.Sohma: "Mechano-radical Formation in Polypropylene by an Extruder Action and its After-effects" Colloid and Polymer Science. 220. 1060-1065 (1992)
• [Publications] 相馬 純吉他: "開放型ESRスペクトロメーターの試作" ESR討論会講演予講集. 30. 18-20 (1991)
• [Publications] 相馬 純吉他: "開放型ESRスペクトロメーターの試作II. クロスホーン検知方式" ESR討論会講演予講集. 31. 126-129 (1992)
• [Publications] J.Sohma et al: "Open Space ESR Spectrometer and Cross Horn Detection Method of ESR" J.Magnetic Resonance. (1993)