2021 Fiscal Year Research-status Report
レーザー励起とイオンビームトラップによる準安定状態イオンの精密寿命分光への挑戦
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19K03782
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
斉藤 学 京都大学, 工学研究科, 教授 (60235075)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 準安定状態寿命 / イオンビームトラップ / レーザー励起 / 分光計測 / プラズマ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度の研究では、トラップ内のイオンビーム軌道に対して直交方向にレーザービームを合流させるシステムの構築を目指し、レーザー装置やミラー、レンズ等の光学系の設置、およびレーザー光の入出射口の改良を行った。本年度の研究では、トラップ内でのビーム同士の合流によってトラップ内イオンの光吸収が実現できていることを確認するために、これまでと同様にナフタレンイオンの光吸収によって生成する中性解離粒子を測定した。光吸収解離による中性解離粒子はトラップ電場では閉じ込められず、トラップから外に逃れてくる。この中性解離粒子をマイクロチャンネルプレートで検出した。中性粒子はイオンと残留ガスとの衝突でも生成するため、レーザーを照射した場合と照射しない場合の中性粒子数を比較することで、光吸収解離からの中性解離粒子数を求めた。この測定から、レーザー合流で光吸収が生じていることを確認できた。
さらに、1パルス（ナノ秒の時間幅）のレーザー光を照射し、その後発生する中性解離粒子数の時間変化を測定した。結果は、トラップ内でのナフタレンイオンビームの周回周期（10マイクロ秒)と同じ時間間隔でパルス的に連続して中性解離粒子が観測された。これは、レーザーを吸収したナフタレンイオンが非常に長い時定数で光解離を起こすからであり、よって、ナフタレンイオンからの光吸収解離粒子が確かに測定されていることを示すことができた。
これらの研究内容と得られた成果は日本物理学会で報告されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度の計画では、トラップ内イオンのレーザー光子吸収の確認と吸収による発光の観測まで進む予定であった。しかし、発光の観測までには至ることができなかった。主な原因は、レーザー光の迷光や散乱光によるバックグラウンドが高く、イオンからの吸収発光がこのバックグラウンドに隠れてしまい、確認できなかったからである。この改善に向けて、レーザー光路に複数枚のアパーチャを設置するとともに、発光を検出する光電子増倍管に偏光フィルターを取り付けるなどのシステムの改良が必要であり、そのため年度内で目標を達成することが時間的に困難であった。
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| Strategy for Future Research Activity |
トラップ内に蓄積したイオンがレーザー光子を吸収できていることは確認できており、次年度は光子を吸収したイオンからの蛍光測定を実施する。そのため、レーザー光の迷光や散乱光を防ぐ措置を最初に行って、測定の妨げになるバックグラウンドを低減する。次に、ナフタレンイオンの光吸収による蛍光の測定行うことで、実験装置、測定方法の完成を確認する。その確認の後、準安定状態イオンの蛍光測定に研究を進める。
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| Causes of Carryover |
国際学会の参加旅費を計上していたが、コロナ禍で開催延期となったため、その費用を次年度使用額とした。
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