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多種の原子をレーザー光により偏極して磁気共鳴映像(MRI)を観測することを目的として、本年度は偏極移行した原子の磁気共鳴映像について研究した。特に光ポンピングしたCs原子からXe原子への偏極移行、または光ポンピングしたRb原子からCs原子への偏極移行について実験した。
希ガスであるXeは遷移エネルギーが高いので光の吸収を観測することが難しい。そこで偏極移行されたXeの偏極を再度Csに移して光検出している。通常はCsを利用してXeの章動(nutation)を測定するが、ここではCsの自由誘導緩和(free induction decay)を測定することで偏極Xeの分布を観測している。Xeなどの希ガス原子の磁気共鳴映像の光検出の特徴を抽出するため、さまざまな温度(アルカリ金属の蒸気圧)、希ガス圧力、バッファガス圧力で拡散現象などを映像化した。
光ポンピングしたRbからCsへの偏極移行の実験では、磁気共鳴線が化学シフトした場合の映像法を応用して、偏極移行に際してCs基底状態の超微細準位|F=3〉|F=4〉の偏極分布を測定した。これら準位の偏極は、Rbからのスピン相互作用による偏極移行、Cs同士のスピン相互作用による偏極移行、その他多くの緩和機構の影響を受けている。
原子の多くは光検出磁気共鳴が不可能なので、高感度磁力計であるSQUIDについて、我々の研究している系への応用についても検討した。高温超伝導SQUIDを試料に近接させて設置すれば、希薄な気体試料でも十分に観測できることがわかった。
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