| 研究課題/領域番号 |
19K15498
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
廣井 卓思 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (20754964)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 電子衝撃イオン化 / 電子状態 / 強光子場科学 / 光ドレスト効果 |
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| 研究実績の概要 |
電子衝撃イオン化により生じる散乱電子と放出電子を、繰り返し周波数100 kHzのレーザーシステムを用いて、一光子吸収に相当する1.5 eV以下のエネルギー分解能でコインシデンス測定する装置を完成させ、アルゴン原子についてレーザーアシステッド電子衝撃イオン化を観測することに成功した。
独自に開発した、1000 eVの入射電子によって引き起こされた電子衝撃イオン化により発生した散乱電子と放出電子のコインシデンス計測装置を用いて、波長800 nm・繰り返し周波数5 kHz／波長515 nm・繰り返し周波数100 kHz／波長1030 nm・繰り返し周波数100 kHzの3種類のレーザーでのレーザーアシステッド電子衝撃イオン化観測を試みた。波長800 nm・繰り返し周波数5 kHzの場合には、1つの入射電子パルスによって電子衝撃イオン化イベントが2個以上発生することに起因するバックグラウンドのレベルが、レーザーアシステッド電子衝撃イオン化の強度と同程度であり、現実的な積算時間での観測が困難であると見積もられた。波長515 nm・繰り返し周波数100 kHzの場合には、レーザー光による気体試料の多光子イオン化によって発生する低速電子の量に起因するノイズレベルが高く、電子衝撃イオン化のイベントの観測が困難であった。最終的に、波長1030 nm・繰り返し周波数100 kHzを用いて、バックグラウンドレベルを落とすために入射電子の量を減らして長時間積算することによって、アルゴン原子の3p軌道からのレーザーアシステッド電子衝撃イオン化の観測に成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
（１）平成31年度の目標としてきた検出効率の向上を予定通り実現した。当初の計画であった515 nm（光子エネルギー：2.4 eV）の波長を用いた実験ではなく、1030 nm（光子エネルギー：1.2 eV）の波長を用いる形に計画を変更したため、装置に求められるエネルギー分解能が1 eV以下と厳しくなったものの、入射電子ビームの強度を下げ、空間電荷効果によるエネルギー広がりを抑えることにより、当初の目標であった検出効率を達成すると同時に、当初の計画以上のエネルギー分解能を達成した。
（２）令和2年度の目標としていた、アルゴン原子を用いたレーザーアシステッド電子散乱及び電子衝撃イオン化の同時測定にも成功した。
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| 今後の研究の推進方策 |
（１）すでに多くの理論的予測がなされている、ヘリウム原子を用いたレーザーアシステッド電子衝撃イオン化観測を試み、理論的な予測と直接比較可能な実験データの取得を試みる。ヘリウムからの電子衝撃イオン化はアルゴンと比較して弱いため、電子パルスの強度の最適化を実験的に行った後、レーザー場での電子衝撃イオン化観測を行う。
（２）今回の実験で得られた、アルゴン原子からの電子衝撃イオン化の微分散乱断面積を理論的に説明可能なモデルを立て、数値シミュレーションを行うことによって、電子軌道選択的な光ドレスト効果の影響を定量的に評価することを試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
装置の安定化のために計画していた設備備品を購入しないでも十分な安定性で実験を行えるような光学系・配管系の構築に成功したため、次年度使用額が生じた。
これらの予算については、より高度な光学系の設計を行うための設備投資に使用する予定である。
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