2017 Fiscal Year Research-status Report
液体エアロゾルパルス生成法の開発とその電子スペクトル測定
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16K05520
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
下條 竜夫 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (20290900)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | エアロゾル / 光電子分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エアロゾルは大気化学、環境化学などで話題になる数μｍのマイクロ微粒子のことである。気候変動や大気汚染などの原因物質であり、また、製造業ではコンタミとして、デバイスの汚染・歩留まり低下を起こす。本研究では、真空中に溶液状のエアロゾルをパルス噴射する装置を製作し、分光測定、特に光電子スペクトルとＸ線吸収スペクトル（いわゆるＸＡＦＳ）測定実験を真空下で行い、電子状態およびそのマイクロ構造を明らかにすることにある。
昨年度、主に超音波噴霧を利用したノズルの開発を行った。ある種の超音波振動により溶液は噴霧状になることが知られている。この噴霧の大きさは数μm程度である。真空チャンバー内に噴出後、数ｍｓ程度で気化する。この装置により、水、アルコール、有機溶媒を噴霧することが可能である。また、この装置を真空チャンバーに組み込むため、大口径のパルスバルブを購入した。また、このパルスバルブ用の駆動電源も併せて購入した。大口径（５mm程度）のバルブを用いることで、超音波噴霧法により生成したエアロゾルは、数十マイクロ秒開いたバルブを通り、その少量が真空チャンバーに噴出する。
現在、測定のための時間分解の画像測定装置一式を購入し、測定プログラムを開発中である。今後は①つくば市にあるPF（フォトンファクトリー）に本装置を持ち込み、試料をイオン化し、そこから同時生成するイオン対のフラグメントを測定する②ＳＰｒｉｎｇ－８ ＢＬ１７ＳＵ（理研ビームライン）に持ち込み、ＢＬ１７ＳＵにある世界最高性能の光電子分光装置ＳＣＩＥＮＴＡにて実験を行う、の２つを予定している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までの進捗状況
１）ＳＰｒｉｎｇ－８のＸ線自由電子レーザー（ＳＡＣＬＡ）利用を申請し、軟Ｘ線光電子分光測定実験を行った。Ｘ線自由電子レーザーを用いた場合、エネルギーの高い光を高強度で利用できるため、微少量でも測定できるという長所がある。ヨードメタン、トリフロロメタン、窒素の測定実験を行った。結果については現在解析中である。
２）エアロゾル噴出部分の製作を行った。真空チャンバーは大口径のパルスバルブ、ノズル、液体窒素トラップ部からなる。以前は数十ミクロンの径のパルスバルブを用いていたが、すぐにノズルがつまってしまった。そこで、大口径（５mm程度）のバルブを用いた。超音波噴霧法により生成したエアロゾルは、大口径の数十マイクロ秒開いたバルブを通り、その少量のみがチャンバーに噴出する。その後、パイプノズルから噴出したエアロゾルに軟Ｘ線光を照射する。生成した光電子は垂直方向に置かれた光電子分光装置で検出される。
３）エアロゾルは真空中では外側から蒸発し、噴出直後とその後では粒径サイズなどに変化が生じる。そこで時間分解で測定を可能にする画像観測装置を開発した。約20 Hzで測定することで、50 ms程度の時間分解能で測定することが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
１）本装置をつくば市にある高エネルギー研究所のPF（フォトンファクトリー）に本装置を持ち込み、試料をイオン化し、そこから同時生成するイオン対のフラグメントを測定する。具体的には、飛行時間型質量分析器と電子検出器を持ち込み、液滴および液滴に含まれた溶質の検出実験を行う。
２）本装置をＳＰｒｉｎｇ－８ ＢＬ１７ＳＵ（理研ビームライン）に持ち込み、ＢＬ１７ＳＵにある世界最高性能の光電子分光装置ＳＣＩＥＮＴＡにて実験を行う。実際の実験、溶液としてヘキサデカン、ドデカンを用いる予定である。特にヘキサデカンは高い融点（291.3K）を持ちながら、蒸気圧が低いため（0.000294 mm Hg）、真空実験に最適である。また、溶質として、これらの塩化物、臭化物、塩を現在検討中である。
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| Causes of Carryover |
本年度にパルスノズルを付加したエアロゾル導入装置を自費製作する予定であったが、既存のエレクトロスプレー装置が教授退官により使用可能となったのでそれを再利用したため製作費が余った。
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