レーザー推進技術を利用した表面反応制御とそのSTM観測

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16350002
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 高岡 毅 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (90261479)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米田 忠弘 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312234)
• Keywords: 固体表面 / 分子線 / レーザー / STM / FTIR / 化学反応 / 触媒 / 酸化反応

Research Abstract

本研究においては,レーザー推進技術を利用して作成した高速の原子・分子ビームを固体表面に照射することによって化学反応を制御することを試みる。したがって実験に必要な設備は、気体原子・分子導入部、レーザー推進装置、表面反応を追跡できる測定装置,固体試料の準備が可能な真空装置である。その中で新たに必要となる設備はレーザー推進装置とSTMである。平成17年度は、レーザー推進装置の運転とSTMの設置および測定を行った。
1.レーザー推進部:高速の原子・分子ビームを表面に照射して反応制御を行う。高速原子・分子ビーム作成に必要な設備は、レーザー光源、光路調整用のミラー、レーザー光収束用のミラー、ノズルの付いたガス封入用真空容器、気体原子・分子導入部である。分子ビームの運動エネルギーは、レーザーを照射した時刻と超高真空装置内に設置した質量分析計に気体分子が到達する時刻との差で測定することができる。そのために必要なレーザー発射タイミングコントロール用の制御装置を準備した。
2.STM:超高真空装置内の試料表面に高速の分子を照射し、試料表面に生成した分子の種類、構造、位置などを測定する。したがって高速分子ビーム、赤外分光の赤外光、STMの走査範囲が重なっている必要があり、工夫を行った。また、STMを動作させるために中心的な役割を果たすのはピエゾ素子であるが、このピエゾ素子は、非常に振動を嫌う部品である。しかし、レーザー推進部で使用するポンプからの振動が予想以上に大きく、ピエゾ素子への振動を打ち消すための器具を新たに考案し、作成した。