高機能分子ビームの開発と界面物理化学現象の能動制御

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555056
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 松本 洋一郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60111473)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高木 周 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (30272371) ; 市川 保正 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40134473) ; 青木 功 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30175723) ; 丸山 茂夫 東京大学, 工学部・附属総合試験所, 助教授 (90209700) ; 松為 宏幸 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00026098)
• Keywords: 高機能分子ビーム / 超音速自由噴流 / 希薄気体流れ / 固体界面 / 能動制御 / 分子動力学シミュレーション / 内部自由度 / レーザー

Research Abstract

高機能分子ビーム生成技術の開発および界面における物理化学現象の能動制御のため、以下の項目に重点をおいて研究を行った.
1) 超音速自由噴流場の解析
既に行っている超音速自由噴流場の実験結果をふまえ,さらに広範囲のパラメータについての実験を行い,そのミクロ流動構造を把握した.具体的には,まず希薄気体流れ数値予測システムを用いて,必要とする気体分子の回転・振動状態を超音速自由噴流場中に得るための支配的な要因の解析を行った.また,これと並行して電子銃誘起蛍光スペクトル法を用いた真空実験により,ノズル位置,貯気室温度・圧力などを変えて,気体分子の回転状態を解析した.
2) 高機能分子ビーム生成技術の設計・開発
ここでも希薄気体流れ数値予測システムを用い,スキマ,コリメータ,アパチャーを用いた場合の分子ビームの巨視的速度,並進・回転・振動温度の予測を行い,スキマ,コリメータ形状,材料,径の最適化を行った.これと並行して1次元トラバース装置にノズルを取り付け,任意の位置における自由噴流の抽出を可能にした.高機能分子ビームの生成は,飛行時間法およびREMPI法により並進・回転温度を計測して確認されるため、各計測に必要な基礎データを得た.ほかには分子ビーム実験装置の真空排気系の改良や質量分析室力改良を行った.また,散乱気体分子の微弱な信号を正確に検出するためにパルスカウンテイング法を採用した.

Research Products

• [Publications] 山西 伸宏: "分子動力学法による気体-固体表面間相互作用の解析(第2報、衝突後のエネルギー分布と等ポテンシャル面の振動)" 日本機械学会論文集(B編). 64・628. 3978-3984 (1998)
• [Publications] 山西 伸宏: "分子動力学法による気体-固体表面間相互作用の解析(第3報、壁面反射モデルの構築)" 日本機械学会論文集(B編). 64・628. 3985-3991 (1998)
• [Publications] 徳増 崇: "二原子分子衝突モデルの構築(第3報、ポテンシャルパラメータおよび衝突断面積の改良)" 日本機械学会論文集(B編). 64・627. 3544-3550 (1998)
• [Publications] 徳増 崇: "二原子分子衝突モデルの構築(第4報、エネルギー交換モデルの改良と衝突モデルの検証)" 日本機械学会論文集(B編). 64・627. 3551-3557 (1998)
• [Publications] 山西 伸宏: "分子線による気体-固体表面間相互作用の解析(第1報、気体分子のIn-planeおよびOut-of-planeにおける散乱挙動)" 日本機械学会論文集(B編). 65・630. 437-443 (1999)
• [Publications] 山口 康隆: "金属内包フラーレン生成の分子動力学シミュレーション" 日本機械学会論文集(B編). 65・630. 431-436 (1999)