2015 Fiscal Year Annual Research Report
Soft desorption and ionization for the mass spectrometry using intense THz pulses
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15H03579
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
永井 正也 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (30343239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冬木 正紀 畿央大学, 教育学部, 特任准教授 (40564787)
入澤 明典 大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (90362756)
青木 順 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90452424)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | テラヘルツ / 脱離イオン化 / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では高強度のピコ秒THzパルスを物質に照射することで生じた脱離イオン化が、大きな分子を壊すことなく高効率で脱離イオン化させられることを実証する。
交付申請書に記載の実施計画1では本研究の予備実験として既存の飛行時間型質量分析装置を改良し、テラヘルツ自由電子レーザー光による脱離イオン化のメカニズムの解明を行った。テスト試料としてUV励起で信号が見られる混合試料を用い、テラヘルツ励起とのイオン信号の比較を行った。その結果、テラヘルツ励起であってもUV励起と同様のイオン信号が見られることを確認した。ただしテラヘルツ励起ではプロトンに関する信号がミクロパルスごとに非常に強く現れていることを見出した。このイオン信号の時間幅は1ns程度で、プロトンが音速程度で固体表面から飛び出していることを表している。
また交付申請書に記載の実施計画２に沿って脱離イオン化のメカニズムを明らかにするために、テラヘルツ光照射下で見られる発光測定を行った。その結果、励起光が低周波数の場合には空気中の窒素が発光し、高周波数ではターゲットがかい離して生じたC2ラジカルに起因する発光が顕著に現れることを観測した。これらは脱離イオン化と競合する現象の存在を示唆する。
交付申請書に記載の実施計画３に沿って、応用を見越したレーザーベースの高強度のテラヘルツ波発生に関する開発を行った。その際に副次的に高強度の円偏光テラヘルツを用いると磁気光学分光が可能であることを見出した。この実証実験として磁場を印加したInSb と金属平板導波路をベースとした波長板を用いた。また半導体からのテラヘルツ波放射の高強度化に関しても議論した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
27年度は質量分析装置のプロトタイプを用いた測定を行い、高強度のテラヘルツ光を分子固体に照射するとレーザー励起に比べてプロトンが分子固体表面から大量に放出するが対象分子に起因するイオン信号があまり見られなかった。この場合にターゲットである分子固体はプロトンと陰イオンに解離しているはずで、本研究目的を達成するためには陰イオン検出が不可欠ではないかと考えた。そこで陰イオン検出が可能となるように新たに構築する質量分析装置の仕様変更を行った。この仕様変更で装置の完成が３か月ほど遅れ繰り越し申請を行ったが、完成した装置を用いて多くの試料に対して測定を行うことができた。このことからおおむね本研究課題は順調に進んでいるものと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度ではイオンレンズなど装置の改良を新たに加えて実験を行う予定である。また励起光であるテラヘルツ自由電子レーザーのパルス波形整形を行い単一ミクロパルス励起での飛行時間型質量分析および発光の時間分解測定を行うことで、ソフトな脱離イオン化の実証を行う計画である。
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