2017 Fiscal Year Research-status Report
フェムト秒レーザー誘起プラズマにおける気相反応制御因子の解明
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17K05094
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
松田 晃孝 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (10413999)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 強レーザー場 / レーザー誘起プラズマ / 質量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．直接質量分析システムの構築：フェムト秒レーザー誘起プラズマ気相反応において得られる生成物を直接質量分析できるシステムの設計，構築を行った。内圧が１気圧に保たれた反応チャンバーから超高真空に保たれた質量分析計へと反応生成物を直接サンプリングするために，オリフィスおよびキャピラリーから構成される２段の差動排気機構を導入した。質量分析には２段式加速部を有する飛行時間型を採用することで，幅広い質量範囲において高い分解能を実現した。また，質量分析のイオン化法にはレーザーイオン化を採用し，反応レーザー光とは別に質量分析装置内にフェムト秒レーザー光を導入することで生成物のイオン化を行えるようにした。
２．反応生成物の直接質量分析：レーザープラズマ反応により得られる生成物を効率よくサンプリングするために，差動排気オリフィスの直前にプラズマが発生するよう反応チャンバーおよび集光レンズを配置した。チタンサファイアレーザー再生増幅器からの出力レーザー光（中心波長800 nm，パルス幅45 fs，繰り返し周波数1 kHz）を二つに分割し，それぞれ反応レーザー光および質量分析のイオン化レーザー光として用いた。試料ガスとして乾燥空気を用いて実験を行った結果NOxの増加が観測され，レーザープラズマ反応による生成物を直接質量分析により捉えることに成功した。
３．生成物のレーザーパラメータ依存性：ヘキサン/アルゴン混合系を対象として実験を行った。その結果，炭素数６および８の水素末端ポリインの生成が確認され，レーザー場の強度および偏光に対してその生成量が大きく変化することが示された。
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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
フェムト秒レーザー誘起プラズマにおける気相反応制御因子の解明に向けて新たに直接質量分析システムを構築し，レーザープラズマ気相反応により得られる生成物を直接サンプリングし質量分析を行うことに成功した。また，レーザー光の強度や偏光の変化に対して生成物の量が非線形的に変化することを明らかにした。これらのことから，研究全体としておおむね順調に進んでいると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
主要生成物だけでなく微量生成物に関しても十分に質量分析計へとサンプリングできるように反応チャンバーおよび差動排気機構の改良を行い装置の感度を高める。また，中性生成物に加えイオン性の反応生成物に着目した研究を推し進めることで，フェムト秒レーザー誘起プラズマにおける多体反応の全体像を捉え，そのメカニズムについて検討を行う。さらに，レーザー光の強度や偏光に加え，パルス幅や波長など，より広いレーザーパラメータ空間に対する探索を行い，反応制御因子の解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
研究費の効率的な執行により未使用額が生じた。次年度以降，主に微量生成物の検出を実現するための装置改良に必要な物品の購入に使用する。
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