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イオンが誘起する大気エアロゾル形成過程をその初期過程のクラスターイオン生成の詳細な研究を通して明らかにすることが、研究の目的である。本年度は、大気中に存在しうる簡単な正イオンを種イオンにして生成される水クラスターイオンの測定を目的として、主に下記の装置開発を行った。
1.十分な量の種イオンを得るために、種イオンの生成・質量分離装置の改良を行った。その結果、種イオン総量が約10倍増加し、実験を短時間で行えるようになった。
2.クラスターイオン生成部である移動管内の温度や電場の均一性を改善するために、移動管部品の改良を行い、またイオン移動管の温度調節機構の製作を行った。この研究で用いる温度範囲での温度調整が問題なく可能となった。
これらの装置開発の進行にともない、主に下記の予備実験を行った。
1.移動管にヘリウムガスを満たし、その中でのアルゴンイオンの移動速度を測定した。イオンの移動速度は、移動管内の物理条件を敏感に反映し、移動管の性能チェックに適する。既知の実験値をほぼ再現しており、十分な性能を持つことを確認した。
2.移動管を不飽和の水蒸気ガスで満たし、希ガス原子イオン、窒素分子イオン、水分子イオンを種イオンとし、水クラスターイオン生成の予備実験を行った。いずれも、H_3O^+イオンに水分子が結合したクラスターが測定された。これから、種イオンへの電子の移動で水分子の正イオンが生成し、このイオンと水分子の反応でH_3O^+イオンが生成した後に水分子が結合していくと考えられる。この過程は窒素雰囲気中での水クラスターイオン生成過程として指摘されていたが、この予備実験でも明らかに示されている。
以上の予備実験の結果をふまえ、今後イオンが誘起するエアロゾル形成の初期過程の解明やクラスターイオンの自由エネルギー測定を目指す。
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