交差イオンビーム法による正負イオン再結合反応に関する研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09440201
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 辻 正治 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (30038608)
• 研究分担者: 尾場瀬 宏 東和大学, 工学部, 助教授 (00221169)
• キーワード: イオンビーム / 正イオン / 負イオン / スピン-軌道状態 / 希ガスイオン / クラスタリング / 再結合反応

研究概要

希ガスの正イオンとハロゲン含有負イオンのビームを高真空下で交差衝突させるための反応室を中心に、正負イオン源、高速排気系、負イオン生成用YAGレーザー、発光観測系、反応生成物観測用の色素レーザーから成る交差イオンビーム装置を試作中である。これまでに装置の主要部分を組み立てた。本研究の予備実験としてスピン-軌道状態を選別した希ガス正イオンが生成していることを確認する目的で、正イオン源である放電フロー中での希ガスヘテロダイマー、トリマ-の新規発光系の生成機構を検討した。その結果、例えばAr^+の^2P_<1/2>状態の反応ではArKr^+,ArKr_2^+のB1/2-X1/2,C_21/2-A_21/2遷移が、一方、Ar^+の^2P_<3/2>状態の反応ではArKr^+,ArKr_2^+のC_13/2-A_13/2遷移の発光が高選択的に生成することを見い出し、これにより希ガスイオンのスピン-軌道状態が適当なフィルターガスを用いれば選別可能なことを確認した。
反応例 Ar^++2Kr→ArKr^++Kr 三体クラスタリング反応 (1)
ArKr^++2Kr→ArKr_2^++Kr 三体クラスタリング反応 (2)
また本研究の予備実験として下記の正負イオン中和反応の研究を放電フロー装置を用いて行い、中和機構を検討した。
反応例 He^++C_6F_6^-→He^*+C_6F_6 二体中和反応 (3)
He_2^++C_6F_6^-→He_2^*+C_6F_6 二体中和反応 (4)
CO_2^++C_6F_6^-→CO^*+O+C_6F_6 解離性二体中和反応 (5)
反応生成物の電子・振動・回転状態分布を決定し、長寿命錯合体を経由する統計理論値と比較することにより、反応のダイナミックスに関する知見を得た。

研究成果

• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "The B 1/2→X 1/2 and C_2 1/2→A_2 1/2 Transitions of ArKr^+ Produced from Argon Afterglow Reactions of Kr" Chemical Physics Letters. 266・1/2. 246-252 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "Formation of the He(3s,3p,3d)States by Ion-Ion Neutralization Reactions of He^+ with C_6F_6^- in the Helium Flowing Afterglow" Chemistry Letters. 1997・3. 259-260 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "Formation of the He_2(c,d,e,f,C,D,E,F)States by Ion-Ion Neutralization Reaction of He_2^+ with C_6F_6^- in the Helium Flowing Afterglow" Chemistry Letters. 1997・5. 465-466 (1997)
• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "Emission Spectra of NeRg_2^+(Rg=Ar,Kr,Xe),ArRg_2^+(Rg=Kr,Xe),and KrXe_2^+ Heterotrimer Ions Produced in Rare Gas Flowing Afterglows at High Stagnation Prossures" Journal of Chemical Physics. 107・13. 4852-4863 (1998)
• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "Nascent Rovibrational Distributions of CO(d^3Δ_1,e^3Σ^-,a′^3Σ^+)Produced in the Dissociative Recombination of CO_2^+ with Electrons" Journal of Chemical Phsics. (印刷中). (1998)
• [文献書誌] Masaharu Tsuji: "Formation of CO(d^3Δ_1,a′^3Σ^+)by Dissociative Produced Ion-Ion Neutralization Reaction CO_2^+ with C_6F_6^- in the Helium Flowing Afterglow" Chemistry Letters. (印刷中). (1998)