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本研究では、既存の電子エネルギーロススペクトル装置に超音速分子線ノズルを組み込み、酸素分子や窒素分子の電子衝突励起によって生成した酸素原子陽イオンや窒素原子陽イオンの並進運動エネルギー分布を測定した。本装置の特徴は、分子線の進行方向と直交した方向に並進エネルギーを有する陽イオンだけを観測できることであり、これによって質量分析すること無しに親イオンを除去することが出来る。さらに、ほとんど並進エネルギーを持たないフラグメントイオンも除去できるため、低速フラグメントイオンのエネルギー分析が可能となった。このような装置で酸素原子陽イオンの並進エネルギースペクトルを測定したところ、0.2電子ボルト付近に新たなバンドを発見した。このバンドは強度分布に大きな異方性を示し、入射電子ビームと直交した方向でもっとも強くなった。このような実験事実から、今回発見した新たなバンドは、酸素分子陽イオンのB状態に収斂し、Π_u対称性を持つリュードベリ状態から生成していると考えられる。以上の成果を国際学会等で発表した。
電子衝突励起では分子が最初どの状態に励起されたのかを限定できない。そこで本研究をさらに推進するため科学研究費でマルチチャネルアナライザを購入し、非弾性散乱電子-フラグメントイオンコインシデンス測定を試みた。このような測定は、数キロ電子ボルトの衝突エネルギーで励起断面積を測定する目的としては行われている。しかし、低速電子衝突で反応素過程を研究した例はない。現在、種々の調整を行っているが、本装置では静電分散型エネルギー分析器を使用しているためフラグメントイオンの飛行時間分布が非常に幅広く、長時間の積算を要するコインシデンス測定では明確なバンドを検出することが困難であった。今後さらに改良を進めていく予定である。
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