研究課題
多孔質薄膜を用いた分子イオンビームの分子軸配向制御を目的として、ナノメートルサイズのストレート孔内壁と透過分子イオンの間に生じる相互作用の解明を行う。最終年度では以下の研究開発を行った。(1)昨年度に構築したクーロン爆発イメージング法による分子イオンの配向角度分布測定装置で用いるマイクロチャンネルプレート(MCP)の検出効率の向上を図った。入射口にテーパー加工を施して実効的に開口率を約100%にしたMCPの検出効率が、100 keV以上のHeイオン及びArイオンに対して開口率と一致する100%になることを明らかにした。従来のMCPの検出効率は60％程度であり、テーパー型MCPを組み込むことでクーロン爆発イメージング法の高検出効率化を達成した。(2)昨年度に作製した細孔径120 nmのイオン穿孔カプトン薄膜に6 MeVのC2イオンを入射させ、出射したC2イオン分子軸の配向分布をクーロン爆発イメージング法を用いて調べた。具体的には、透過粒子を炭素薄膜に入射させてクーロン解離させ、その空間分布の二次元画像を測定した。炭素膜のみのクーロン解離画像と比較したところ、穿孔膜を透過した炭素イオンの方が平均電荷が高く、空間分布では広がっていることが観測された。以上から、細孔表面の誘起電荷によってC2イオンがビーム軸に対して垂直に配向したか、膜内で解離した炭素イオン対が測定に含まれていることを示唆する結果が得られた。(3)細孔表面と透過イオンの相互作用の細孔径依存性を調べるために、細孔径0.6 nmのTS-1ゼオライト結晶自立薄膜を用いてイオン透過実験を行った。3 MeVのH+ビームを入射させた実験では細孔を透過したイオンは観測されなかった。使用したゼオライト薄膜では細孔の直進性が低く、高い結晶性を持つ多孔質結晶自立薄膜が必要であることが分かった。
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Rev. Sci. Instrum.,
巻: 85 ページ: 086105
10.1063/1.4891727.
