2015 Fiscal Year Annual Research Report
レーザー偏極原子を使った精密計測のためのスピン緩和抑制コーティングの開発
| Project/Area Number |
25610115
|
|---|
| Research Institution | University of Hyogo |
|---|
Principal Investigator |
石川 潔 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 准教授 (00212837)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | スピン緩和 / 金属コーティング / 核磁気共鳴 / アルカリ金属 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
気体原子の核スピン偏極や電子スピン偏極は，原子間の衝突だけでなく，容器の内壁においても減衰する。 このスピン緩和を抑える，内壁改質のためのコーティングを開発することが本研究の目的である。 そのためには，表面におけるスピン緩和機構を調べる必要がある。 本研究の成果は，ガラス容器を使った希ガスの核スピン偏極，光ポンピング原子磁力計，携帯型原子時計，原子ジャイロなどの高性能化に貢献する。
今年度の成果で重要なのは，スピン偏極の移行により，表面におけるスピン緩和の機構を調べたことである。 ポンピングレーザーでCs原子をスピン偏極し，加熱レーザーでCs塩の温度を変え，塩に移行したスピン偏極をNMR計測した。 高温でCs塩が溶けて液体になると，塩のNMR信号が増大した。 この結果は，界面が液体になると気体原子のスピン緩和が増大することを示す。
希ガスの核スピン緩和は，従来，NMR計測あるいはスピン交換相互作用を利用し間接的に光学検出されていた。 しかし，希ガスの光学遷移を利用し，直接スピン偏極を観測できれば高感度になる。 ただし，希ガスの基底電子状態は閉殻なので，最低エネルギーの励起状態への光学遷移は真空紫外域である。 希ガス原子の中でも重いXe原子は，励起波長(147nm)が比較的可視域に近い。 重水素ランプを光源とし，ファラデー回転のXe原子密度と波長依存性について議論した。
ガラス内壁におけるスピン緩和を調べるため，重いCs原子に加え，軽いLi原子を利用すると比較検討しやすい。 Li原子は物質中に侵入する特徴もある。 そこで，ガラス容器中でLi原子を光ポンピングした際に流れる拡散スピン流を理論計算した。 Li原子は他のアルカリ金属原子に比べ，励起状態の微細分裂や基底状態の超微細分裂が小さい。 それらを考慮すると，大きなスピン流を流すための光ポンピングに適した磁場は0.3～1Tであることがわかった。
|
Research Products
(4 results)
