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極微量しか生成しないラジカル種や分子クラスターを高感度で検出するため、共振器を用いて有効光路長を飛躍的に増大させたミリ波分光装置を開発した。ミリ波共振器の開発及び並行して従来のミリ波多重反射ジェットセルを用いて分子クラスターの分子間振動の検出及び光解離により生成したラジカル種の回転スペクトルの検出を行ったので報告する。ミリ波共振器は主鏡径130φ、共振長560mmの共焦点型共振器をOHPフィルム製のビームスプリッターを挟んで10インチ真空容器中に設置した。共振長はパルスステージで制御した。ビームスプリッターで反射させて共振器にミリ波を入射し、共振後ビームスプリッターで反射された出力光を検出した。真空容器は既存の大型拡散真空ポンプで排気した。活性種を含む分子錯体を効率よく生成するため光解離ジェットノズル及び放電ジェットノズルを製作し共振器の集光点に配置した。この方法の利点は、(1)ノズルから近いラジカル錯体の濃度が高い所にミリ波ビームを集光するため高感度が得られる。(2)高反射率の鏡を用いるため共振器の効率がよい。(3)拡散ポンプを用いるため真空度がよくポンプの振動ノイズがない点にある。ミリ波共振器の共振特性を実測し、共振器のQ値が355で、出力効率が80%であることが分かった。原理的には単光路で観測する場合と比べ284倍の感度が得られる。実際の分子の観測に適用すると超音速ジェットを噴射したときの圧力によるビームスプリッターの振動が問題となることが分かった。分子クラスターの測定を進めながらノイズ低減のための改良を進めている。感度をさらに向上させるため、ミリ波共振器と直交させてセンチ波共振器を設置し、ミリ波共振器・フーリエ変換マイクロ波(FTMW)二重共鳴分光装置を製作した。ミリ波共振器・FTMW二重共鳴法により極めて高感度で分子間振動遷移を検出・帰属できる。
H_2-HCN分子錯体は極めて弱く結合した分子錯体で、パラ水素は基底状態でHCNのH側に結合するが、オルト水素はHCNのN側に結合するという著しく量子的な振る舞いが注目されている分子錯体である。オルト種、(o)H_2-NCHのHCN部位の内部回転バンドを初めて観測し帰属した。また同様に弱く結合したNe-HCN分子錯体の内部回転バンドを帰属解析し分子間ポテンシャルを決定した。ラジカル種に関しては、Co(CO)_3NOの光解離により生成したCoNOの回転遷移を観測した。Coのニトロシル化合物の高分解能分光は過去報告されておらず、これが最初の報告例である。
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