レーザプラズマからのパルス白色光による時間分解FTIRの開発と化学反応への応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11874078
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 關 金一 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (30250103)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 八木 幹雄 横浜国立大学, 工学部, 教授 (00107369)
• Keywords: レーザープラズマ / 時間分解赤外分光 / FT-IR / 化学反応 / パルス赤外光 / エキシマーレーザー / YAGレーザー / レーザーアブレーション

Research Abstract

本年度はレーザープラズマからの赤外線の発光特性について主に研究を行った。各種の媒質に対してレーザーを強集光することによりプラズマを発生させ、その単パルス赤外光としての特性を時間幅、発光スペクトル、安定性の面から検討した。時間幅は高速応答性をもつPhotovoltatic型MCT赤外検出器を用いて、5nS以下の時間分解能を得ることができるシステムを構築した。励起レーザーは193nmエキシマーレーザー(100mJ/PulsePulse時間幅約15nS)及び355nmYAGレーザー3倍高調波(300mJ/Pulse 時間幅約5nS)を使用した。プラズマ媒質としては気体のアルゴン、空気、液体の水、各種有機溶媒、固体のガラス、鉄、アルミ、銅等の金属を用い、それぞれの発光特性を比較検討した。用いたシステムの検出波長限界は800-5000cm^<-1>で、媒質により多少の違いはあるものほぼ全域で赤外発光が得られた。一方時間特性はレーザーのパルス幅と同程度のnSオーダーのパルスとそれに引き続いて発生するμ秒オーダーの発光が観測された。この2種の発光はレーザープラズマが生じる機構に由来すると考えられ、速い成分は媒質とレーザー光子場の相互作用により生じ、遅い成分はプラズマ生成後のアブレーション中の物質から生じていると推察している。本研究の目的はこのうちの速い成分のみを生じる媒質を探索することにあり、現段階ではある種の金属で比較的速い成分が多い発光特性を示す物が見つかっている。さらに探索物質の幅を広げる予定である。FT-IRへの応用としてはサブマイクロ秒の時間分解光源として利用できることは明らかになったので、実際の化学反応に応用していく。

Research Products

• [Publications] Tomoki Ochimizu: "Rate constants for the reactions of CN with C_6-C_8 unsaturated hydrocarbons : the relations between the reaction rates and the molecular length"Chemical Physics Letters. 313. 451-455 (1999)
• [Publications] 関 金一: "外惑星大気の光化学とその課題"光化学. 30. 270-271 (1999)