衝撃波中でのレ-ザ光分解によるラジカルの生成とその反応過程の研究

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02640332
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 越 光男 東京大学, 工学部, 助教授 (20133085)
• Keywords: 高温光分解 / エキシマ-レ-ザ光分解 / 原子共鳴吸収 / 高温酸素光分解 / 振動緩和 / 二酸化炭素のエキシマ-光分解 / 窒素原子の反応速度定数 / 水素引き抜き反応

Research Abstract

無隔膜型衝撃波管の管端よりArFエキシマ・レ-ザ(193nm)を反射衝撃波に同期して入射し、Ar中に希釈された前駆体分子(NO,O_2,CO_2,H_2S,C_2H_2)を高温において光分解し、パルス的に発生するH,O,N原子濃度の時間変化を真空紫外域の共鳴吸収により追跡する装置を開発した。この装置を用いて従来知られていなかったいくつかの知見を得る事ができた。
1.CO_2は室温では193nmのArFレ-ザでは光分解しないが、反射衝撃波中では光分解しO( ^3P)原子を生成する。同様にO_2は室温では248nm(KrFレ-ザ)光により光分解する。これらは高温で振動励起種が多量に存在し、振動励起準位からの光吸収によって引き起こされている事によるものである事を明らかにした。この事は生成するO原子量が、振動緩和の程度に依存する事から検証された。これを用いてO_2のV"=7の準位濃度の衝撃波背後での変化を直接に観測し、その緩和過程について検討した。
2.NOを反射衝撃波背後で光分解し、生成するN及びO原子濃度を直接に測定した。N原子の減少速度は擬一次で進行し、これはN+NO→N_2+Oの反応による。この速度定数を1000K以上で始めて直接に決定した。さらにH_2を添加した時の加速から、N+H_2→NH+Hの反応速度定数を直接に初めて決定できた。
3.C_2H_2も193nmで高温で光分解し、C_2Hラジカルを発生する。発生したC_2HラジカルはC_2H_2と反応しH原子を再生する。このH原子の増加速度からC_2H+C_2H_2→C_4H_2+H,及びH_2を添加した実験によりC_2H+H_2→C_2H_2+Hの反応速度定数を決定した。
4.同様の手法により、H_2Sを光分解しH+H_2S→H_2+HSの速度定数を求めた。いずれも直接測定としては初めての決定である。

Research Products

• [Publications] MiTsuo Koshi et al.: "Reactions of N( ^4S) atoms with NO and H_2" Journal of Chemical Physics. 93. 8703-8708 (1990)
• [Publications] MiTsuo Koshi et al.: "Photodissociation of O_2 and CO_2 from vibrationally excited states at high temperatures" Chemical Physics Letter. 176. 519-525 (1991)