| 研究課題/領域番号 |
17H02937
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
古川 武 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (30435680)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 分子過程 / 分子蛍光 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、光透過性の高い電極を利用して光検出の効率を高めたイオントラップ装置を新たに開発し、炭素分子負イオンの発する『ポアンカレ蛍光』の分光測定を目指す。ポアンカレ蛍光は宇宙空間のような孤立した環境下にある高振動励起状態の分子が逆内部転換を経て電子励起状態となって放出する蛍光である。本研究にて分子サイズや内部エネルギーの違いによるポアンカレ蛍光の発光スペクトルの変化を調べ、逆内部転換のような熱的過程に起因したポアンカレ蛍光の特性について詳細解明を行う。
平成29年度は、１）バッファガス冷却を利用した冷却イオン源の開発、２）光透過四重極RFイオントラップの設計、３）放出蛍光の集光・分光・検出装置の開発、の３点を重点的に進めた。冷却イオン源開発ではレーザーアブレーション法によるイオン発生部、イオン輸送系などの各部の製作を完了し、現在は全体の組み上げ、性能評価を行っている。光透過四重極RFイオントラップおよび集光光学系の設計では、当初の計画通りに透明電極を蒸着したシリンドリカルレンズを四重極電極として用いた場合、軸ごとの焦点距離の違いを補正しづらく放出蛍光の集光率を十分に大きくすることが難しいことが分かった。そこでシリンドリカルレンズではなく金属メッシュを放物線上に貼った四重極電極を用いたイオントラップを平行して設計した。
さらに、静電型イオン蓄積リングに蓄積された炭素鎖分子負イオンC4,6-が放出するポアンカレ蛍光について、鑑賞フィルターを用いた大まかな分光を行い、赤外領域の強い発光を観測した。加えて炭素鎖分子負イオンC4-の光吸収スペクトル測定を行い、ポアンカレ蛍光と同様に大きく広がったスペクトルが得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
上述『研究実績の概要』で述べた通り、透明電極を蒸着したシリンドリカルレンズを四重極電極として用いると放出蛍光の集光率を十分に大きくすることが難しいという問題点が生じたが、金属メッシュを放物線上に貼った四重極電極を用いたイオントラップを平行して製作することで解決する見通しである。その他の部分については大きな問題もなく、着実に計画を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は実験装置の各部についてさらに製作・開発を進め、平成30年度末までにすべての装置を組み合わせたポアンカレ蛍光測定システムの完成を目指す。
まず、製作した冷却イオン源の性能評価を進める。これまでの開発でレーザーアブレーションイオン源における炭素分子負イオンの生成に成功しており、本年度は生成したイオンの冷却用イオントラップへの導入、およびバッファガス冷却、冷却後のイオン引き出しを行う。得られる冷却イオンの収量が最大となるよう、各種実験条件の最適化も行う。また、より簡便な冷却イオンの生成も視野に、レーザーアブレーションイオン源内に冷却用バッファガスを導入してのイオン生成もテストし、生成されたイオンの内部エネルギー状態を確認する。
また、光検出・分光用イオントラップの製作も進める。これまでに真空チェンバーおよび真空ポンプ系は準備を終えており、これからは設計を進めてきた四重極イオントラップ部について実際の製作を進める。四重極電極としては透明電極およびメッシュ電極の二種類について並行して開発を行う。
さらに、光検出・集光光学系、光ファイバー結合器、分光器、高感度冷却CCDカメラを組み合わせた分光システムの構築も行う。分光器の準備および光ファイバー結合器の設計はすでに完遂しており、今後はまず光ファイバー結合器を実際に製作し、簡単な集光光学系を組んで分光器と接続、集光効率の高い分光システムを構築する。また、高感度冷却CCDカメラを導入し、上記分光システムと組み合わせてフォトンカウント可能な分光システムとして整備を進める。
上記３つの開発を進めた後、これらを組み合わせて一体のシステムとして平成30年度末までの測定開始を目指したい。
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