| 研究概要 |
本研究の目的は、レーザーアブレーション法で低温ヘリウム気体(3-300K)中に原子イオンを拡散させ、1価および多価のイオンの衝突による電子状態の変化を、レーザー分光の手法を用いて調べることにより、低温での原子-イオン衝突相互作用ポテンシャルを研究することである。原子-原子間の相互作用ポテンシャルの研究において、ヘリウム原子と他原子との相互作用を表すペアポテンシャルは、最もよく調べられているものの一つであるが、低温ヘリウム原子と他原子の衝突については実験研究の例が少なく、また原子イオンとヘリウム原子の衝突に至っては、室温での研究においてすらデータが甚だ不十分である。これは低温ヘリウム中で原子イオンを効率的に発生させることの困難に起因すると考えられるが、我々はレーザーアブレーション法を用いることによりこの問題を解決した。この手法で発生させた原子イオンに対して、色素レーザーを用いて特定の電子準位に励起することで生じるレーザー誘起蛍光(laser-induced fluorescence, LIF)と、周囲のヘリウム原子との衝突により他準位に移っていった先からの増感蛍光(sensitized fluorescence, SF)を同時に観測することで、イオンと低温ヘリウム原子との衝突遷移断面積測定を可能とした。特にアルカリ土類イオン(Ba^+)に代表される1電子系イオンは、高密度低温ヘリウムガス中では励起状態において周囲のヘリウム原子との三体衝突によりエキサイプレックスと呼ばれる励起分子(Ba^<+*>-He)を形成するという興味深い現象を示すことがある。この励起分子はさらにヘリウム原子との二体衝突により再びBa^+イオンとヘリウム原子に解離する。これらの二体、三体衝突反応断面積が低温領域(3-30K)で特異な温度依存性を示すことを初めて明らかにした。
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