2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of an imaging technique enhancing paramagnetic species by optical detection of electron spin resonance
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26410152
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
諏訪 雅頼 大阪大学, 理学研究科, 助教 (90403097)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 電子スピン共鳴 / ファラデー回転 / 常磁性化学種 / 顕微イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、磁気光学効果の一種であるファラデー回転(FR)と電子スピン共鳴（ESR）を組み合わせた常磁性化学種検出法を開発することを目的とする。平成27年度は、開口穴付きTE111モード空洞共振器による漏洩定在マイクロ波と磁気回路による静磁場を常磁性溶液試料に印加してESRを起こし、同時に入射した直線偏光のFR角の変化によるESRの検出を試みた。FRはウォラストンプリズムと差動検出器を用いて検出し、オシロスコープで観測した。ESRの標準試料である1,1-ジフェニル-2-ピクリルヒドラジル(DPPH)のメタノール溶液を測定したが、DPPHは長時間の光照射により分解してしまうことから、明瞭なESRの観測が出来なかった。平成28年度は、構築したFR検出ESR測定装置に以下の改良を行った。
１．より強いマイクロ波を試料に印加を可能にするため、空洞共振器の開口穴付近の壁の厚さを0.5 mmまで薄くした。
２．磁気回路の位置を自動ステージで制御することで、静磁場の強度を精密に走査可能とした。
３．差動検出器の出力変化をロックイン検出し、10uradのFR角変化を観測可能とした。
改良した装置を用いて、銅(II)やバナジルイオン、マンガン(II)などESRの標準試料として用いられる化合物の溶液を試料として、ESRのFR検出を試みたが、共鳴磁場においても、FRの変化は観測されなかった。これは、観測波長におけるFRがファラデーC項由来でないことや水によるマイクロ波の吸収の影響が原因と考えられる。次に、硫酸ニッケル六水和物の結晶を試料とした。この結晶の600 nm付近におけるFRは、ファラデーC項に起因することが知られており、633 nmのHe-Neレーザーを光源として使用した。その結果、ESR条件下で僅かなFR角の変化を観測することができた。
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