放射光および電子衝突による分子の超励起とその緩和

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13440175
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 河内 宣之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (50161873)
• 研究分担者: 小田切 丈 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (80282820)
• キーワード: 2電子励起分子 / 電子エネルギー損失分光法 / 同時計数法 / シンクロトロン放射光 / けい光 / 電子衝突 / 中性解離

研究概要

1 放射光励起による多原子分子2電子励起状態の解明
放射光励起に伴い生成する中性解離断片からの、可視・紫外けい光放出断面積絶対値を、入射光子エネルギーの関数として測定した。入射光子エネルギーの範囲は、10-40eVである。13,14年度においてメタンとアンモニアにつき、実験を行い、2電子励起状態に由来する励起水素原子生成の振動子強度が、その近傍の1電子励起状態に由来する、それに匹敵するという、きわめて興味深い結果を得ている。そこで15年度では、水(H_2O)につき、実験を行った。その結果、メタン、アンモニアと同じく、2電子励起状態の非常に大きな役割が、明らかとなった。
2 コインシデンス電子エネルギー損失分光法による2電子励起分子の解明
電子衝突により分子を励起し、解離断片が放出する真空紫外光子で標識しつつ、電子エネルギー損失スペクトルを測定する、コインシデンス電子エネルギー損失分光法は、本研究代表者らが開発した手法である。15年度では、以下の研究を行った。
(1)2電子励起メタンの研究
Lyman-α光子で標識した、メタンのコインシデンス電子エネルギー損失スペクトルを、入射電子エネルギー80eV、電子散乱角10degにて、測定した。損失エネルギー22eV付近に、1電子励起メタンに起因するピークを、29および40eV付近に、新たに2電子励起メタンに起因するピークを見出した。
(2)第2世代コインシデンス電子エネルギー損失分光システムの開発
上記(1)の実験で用いた装置では、一つのスペクトルを取得するのに数ヶ月以上の時間を必要とする。その欠点を克服するために、位置敏感型電子検出器と2次元同時計数システムを導入した、第2世代システムの開発を目指した。種々の問題を克服して、水素分子を対象とした性能評価を行い、第2世代システムが十分に実用に耐えることを実証した。

研究成果

• [文献書誌] T.Odagiri et al.: "Single-hole one-electron superexcited states and doubly-excited states of molecules as studied by coincident electron-energy-loss spectroscopy"Nukleonika. 48・2. 95-102 (2003)
• [文献書誌] T.Odagiri et al.: "Doubly excited molecules in electron collisions as studied by coincident electron-energy-loss spectroscopy"Physica Scripta. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] M.Kato et al.: "Doubly excited states of ammonia in the vacuum ultraviolet range"J.Phys.B: At.Mol.Opt.Phys.. 36・16. 3541-3554 (2003)
• [文献書誌] M.Kato et al.: "Doubly excited states of NH_3 as studied by UV-Vis fluorescence spectroscopy"Proceedings of XXIII International Conference on Photonic Electronic and Atomic Collisions. Th017 (2003)
• [文献書誌] H.Fukuzawa et al.: "Single-hole one-electron superexcited states of O_2 as studied by time-resolved coincident electron-energy-loss spectroscopy"Proceedings of XXIII International Conference on Photonic Electronic and Atomic Collisions. Fr063 (2003)
• [文献書誌] T.Odagiri et al.: "Doubly excided ethylene molecules as studied by UV-visible fluorescence spectroscopy"Proceedings of XXIII International Conference on Photonic Electronic and Atomic Collisions. Mo032 (2003)
• [文献書誌] T.Odagiri et al.: "Superexcited states of O_2 as studied by time-resolved Coincident electron-energy-loss spectroscopy"Proceedings of International Symposium on Electron-Molecule Collisions and Swarms. 85-86 (2003)
• [文献書誌] K.Kameta et al.: "Landolt-Bornstein, New series, volume 17, Photon and Electron Interactions with Atoms, Molecules and Ions, subvolume C, edited by Y.Itikawa"Springer-Verlag. 61 (2003)
• [文献書誌] N.Kouchi, Y.Hatano: "Charged Particle and Photon Interactions With Matter edited by A.Mozumder and Y.Hatano"Marcel Dekker. 16 (2004)