2019 Fiscal Year Annual Research Report
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18J21311
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
上野 一樹 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | シュタルク効果 / 電子励起分光 / REMPI / StarkDeflector / マイクロ波分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの研究成果として、実験に必要なDeflectorの形状や電圧の要件を決定し、さらに具体的な作成手順をどうするか、工場とやり取りを行い図面を決定した。
今年度、決定したDeflectorの図面をもとに、発注を行った。Deflectorが納品されるまでの間に、測定に用いるレーザーの点検、修理および性能確認およびアンモニア水を試料としたアンモニアの多光子共鳴イオン化スペクトル(REMPI)の測定を行った。
Deflector納品後は、チャンバー内にDeflectorを組み込み、実験を行った。実験では、バルブから試料を導入する。今回は、Deflectorの中央を通過するようにDeflectorのアライメントを行う必要がある。アライメントには、チャンバーの部屋ごとの真空度を保つために利用しているスキマーの穴を利用した。スキマーはDeflectorを挟むように配置されている。２つの穴を通過するように配置したレーザー光に対して、これがDeflectorで反射したり遮られたりしない位置を探した。その位置が最も分子線が通る位置であるとしてDeflectorを固定した。
Deflector配置後の信号出しはベンゼンで行った。ベンゼンは信号が強く出るためである。ベンゼンによるREMPI信号をもとに、分子線がDeflectorを通過すること、信号強度がREMPI実験を行うのに十分であること、空間的な強度の分布の様子を確認した。
以上の検討を経て、アンモニア水を試料としたDeflectorによる量子状態選別実験を行い、アンモニアが状態選別された事をREMPI測定で確認した。分離した量子状態に応じてイオン化する波長が異なるため、どちらの量子状態を分離したのかを決定することが可能である。この結果は、第20回分子分光研究会で発表予定であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題の最終目的は大振幅振動の実空間観測である。そのためにはイメージング実験と振幅振動の生成が重要となる。前年度までの研究成果として、大振幅振動の波束生成を行うために必要な実験装置の設計を行った。シミュレーションプログラムを作成することで実験装置に必要な要件を決定していた。結果として、Stark Deflectorと呼ばれる形式の電極が利用可能なことを突き止めていた。
本年度では、設計したDeflectorを実際に実験装置に組み込んでアンモニアの量子状態を空間的に分離可能であることを確認している。当初の研究計画では、研究年度二年目においてイメージング実験装置を組み合わせた実験まで行うことを計画していたが、現在の状況としてはそこまで達成できていない。現在はマイクロ波の照射装置について検討を行っているところである。
研究全体としてはマイクロ波の照射装置を組み込み、既存のイメージング装置を実験装置に連結することで本研究課題の目的を達成するため、おおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究課題達成のに向けて、残された課題はマイクロ波の照射方法とイメージング装置の結合である。
マイクロ波の照射は、現在の装置が極めて光軸に近い部分で設計を行っていることから、ガウシアンビーム近似を利用してマイクロ波の空間的なプロファイルを決定できる。この手法を利用すれば、大規模な電磁波伝搬ソフトを構築する必要がなくなるため、大幅な時間短縮が見込まれる。この計算は、光軸に近い部分という近似が入ってしまうため、実験的な空間分布と比較してどうなるかを検討する必要は存在する。しかしながら、マイクロ波にとどまらず、レーザーでも利用実績のある手法であることから、有用であると考えられる。
この手法によるマイクロ波導入の検証を行い、必要なマイクロ波素子の設計や発注を行う。設計にあたっては3Dプリンターを利用して出力できるように調整を行う。これにより、納期や予算の短縮を見込むことができる。設計した素子やマイクロ波の空間分布はアンモニアのスペクトルを測定しながら検証を行う。
このようにしてマイクロ波の設計を行った後、イメージング装置を組み合わせて大振幅振動の実空間観測を達成する。
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