多価イオン－分子衝突における電子捕獲サイト識別観測

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05231
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 松本 淳 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (10443029)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 多価イオン衝突 / 電子捕獲 / 分子解離

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は，多価イオン－分子衝突における標的分子の多電子捕獲後の分子内の電子の再配置から解離に至るダイナミクスを追跡することである。このためには，電子捕獲された標的分子の解離イオン片の位置敏感検出に加えて，衝突後の多価イオン（散乱イオン）の価数分析を行なう必要がある。散乱イオンの分析も位置敏感型検出器を用いる。
今年度はまず，多価イオンビームラインのアライメントを取った。次に，アルゴン原子，窒素分子を標的として実験を行い異なる価数の散乱イオンが十分に検出器上で十分に分離，すなわち価数分析の分解能の向上させた。
さらに散乱イオン分析用にもう一組の位置敏感検出器を導入し，標的分子の解離イオン片と散乱イオンの同時検出を目指した。本研究で使用しているバックギャモン型位置有感検出器は当研究室で開発されたシステムであるため，計測ソフトウエアの改良も独自に行わなければならない。散乱イオンの位置検出信号と標的分子からの解離イオン片の位置検出信号を互いに関連づけて保存し解析する必要がある。そのため保存データフォーマットの再設定やデータ処理速度向上させるための開発を続けている。
また，昨年度に引き続き，ガラスキャピラリーを用いたイオンビームのガイド効果を利用した多価イオンの導入法の検討した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

今年度，イオンビーム輸送系の改造に続き，アルゴン原子，窒素分子を標的として用いて性能評価を行った。その結果，散乱イオンの価数分解能向上を達成できたものの，その実験・評価に予想以上の時間を要した。また，ガラスキャピラリーを用いた多価イオンビームの輸送法についても引き続き検討を行っている。本研究では，解離分子イオンの検出に加えて散乱後の多価イオンの同時位置敏感検出を行う予定である。本年度より，この検出に実験に対応するためソフトウエアの改造を行うとともに保存データフォーマットの再設定やデータ処理速度を含めた改良を行っている。

Strategy for Future Research Activity

2017年度は，硫化カルボニルを標的分子として解離実験を行う。この段階では，単に散乱イオンの価数分析のみで反跳運動量を測定していないため，予備的な実験となる。開発中のソフトウェアの完成次第，もう一組の位置敏感検出器を使用し，標的分子の解離イオン片と散乱イオンの同時検出を目指す。
実験により標的分子が解離した3つのイオンと散乱した多価イオンのコインシデンス測定を行い各粒子の運動量測定が可能となり，分子の電子捕獲後の解離過程を追跡することができる。この結果から，多価イオン－分子衝突時，電子捕獲の衝突径数依存性を引き出す。最終的には衝突時の標的分子の配向あるいは原子による電子捕獲数の違いが観測可能となり，分子内の電子の再配置から解離に至るダイナミクスを引き出す。
また入射多価イオンの価数を変化させた実験を行う（アルゴン4価・8価ならびにキセノン15価等を使用する予定）。これにより多価イオン－標的分子間の衝突径数を選ぶことができる。これは，標的分子内の特定の準位から電子が捕獲され，特定の解離過程が選択的に誘起される可能性がある。このことを実験的に検証したい。
またガラスキャピラリーによるイオンビームの衝突中心への輸送を行う。まず，現有装置にガラスキャピラリーを設置するためホルダーを製作する。多価イオンビームをガラスキャピラリーを通過した際，イオンビームの質（価数分布・エネルギー）などを入射時と比較して，影響の違いを評価する。ガラスキャピラリーを衝突実験装置に組み込んでイオンビームの輸送を行う例はほとんど見られない。キャピラリーの実用研究として，本研究を通じて今後展開していく。

Causes of Carryover

研究を遂行するためには，標的分子の解離イオン片と散乱イオンの同時検出が必要となるため，計算処理能力のが高いデータ収集ボードがもう一組必要となる。現在，標的分子の解離イオン片と散乱イオンの同時検出用ソフトウエアの開発を行っていものの完成には至っていない。そのため，要求仕様が確定しておらず，支出を保留することとした。

Expenditure Plan for Carryover Budget

現在，標的分子の解離イオン片と散乱イオンの同時検出用ソフトウエア開発を早急に進めている。ソフトウエアのデータ収集部の完成が終わり次第，要求仕様を検討し購入資金として助成金を使用する予定である。