質量および異性体分離されたクラスターイオンの光解離分光の研究

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02J10486
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 角山 寛規 東北大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC2)
• Keywords: クラスター / 構造異性体 / イオンドリフトチューブ / 飛行時間型質量分析計 / 異性体分離 / 質量分析

Research Abstract

金属や半導体クラスターには同じサイズのクラスターに複数の構造異性体が存在する可能性がある。このそれぞれの性質について解明するためには、構造異性体を分離した分光学データの取得が必要となる。そこで、イオン入射ドリフトチューブ法と飛行時間型質量分析計を組み合わせた、新規なクラスターイオンの構造異性体分離・分光装置の開発・製作を行った。
本実験装置はクラスター源およびイオン加速電極・イオンドリフトチューブ・検出器を含む3つの真空槽から構成されている。生成したクラスターをその35mm後方で加速電極によって加速する。イオンドリフトチューブ手前には減速電極が設置してあり、加速されたイオンをチューブ手前で200eV程度に減速する。減速されたイオンは0.005Torr程度のHeで満たされたドリフトチューブに入射され、希ガス原子との衝突を繰り返しながらガイド電場によって加速され通過する。クラスターイオンは衝突断面積に応じて希ガスとの衝突回数が異なるため、出射されたイオンの速度は構造異性体ごとに異なることが予想される。これらのイオンを640mm後方においたイオン検出器で検出し、その飛行時間プロファイルから構造異性体の分離を確認する。
以前にBowersらによって構造異性体の存在が確認されている炭素クラスター(C_n^+)の系で、確認のための実験を行った。このクラスターではn=7-10において直鎖と環状の異性体が存在することがわかっている。本手法でもC_7^+について異性体分離実験を行い、ドリフトチューブ内の圧力が0.04Torr程度で直鎖・環状異性体の分離を確認した。したがって本実験装置の機能が確認できた。

Research Products

• [Publications] Ohshimo, Furuya, Tsunoyama, Misaizu, Ohno: "Photoionization Mass Spectrometry of Clusters of Alkali Metal Atoms with Methyl Vinyl Ketone and Acrolein"International Journal of Mass Spectrometry. 216. 29-40 (2002)
• [Publications] Furuya, Ohshimo, Tsunoyama, Misaizu, Ohno: "Photodissociation of Mg(CH_2=CHCN)_n^+ : Excited electronic States of n=1 and 2 and Intracluster Electron Transfer at n=3 and 4"The Journal of Chemical Physics. 118. 5456-5464 (2003)