清浄鉱物表面への水素原子の化学吸着と水素分子生成：低密度雲から分子雲への進化の鍵

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究課題は，星間塵を構成する鉱物として最も重要なフォルステライト(Mg2SiO4)の表面における水素原子（H）と水素分子（H2）の化学吸着（化学結合による強い吸着）の可能性を探る実験装置の開発を行うことを目的としている．本年度は，設計した装置の組み上げならびに性能試験を行った．まず，水素分子や重水素分子(D2)を真空チャンバーに導入するためのガス導入系を作製した．次に化学吸着を調べるために必要な昇温脱離質量分析法を行う際に使用する四重極質量分析計の立ち上げを行った．その後，フォルステライト試料を固定するための試料ホルダー（無酸素銅とサファイア製）を組み上げ，10 Kヘリウム冷凍機に接続した．そして試料ホルダーが接続された10 Kヘリウム冷凍機（冷凍能力5 W以上@10 K）を，ICF356サイズの真空チャンバーに組み込んだ．10 Kヘリウム冷凍機を運転させるためには，水冷式のヘリウム圧縮機（発熱量最大7.2 kW）を動作させる必要があるが，真空チャンバーを設置した部屋には水冷用の循環水設備が備わっていないため，冷却水循環装置（冷却能力8.7kW以上）を設置することで水冷式ヘリウム圧縮機を動作させた．以上の作業を完了させたのち，真空チャンバーの真空排気試験を行ったところ，1週間の排気（ベーキング無し）で2×10^-7 Paの超高真空環境にまで到達したことを確認した．さらに10 Kヘリウム冷凍機を作動させたところ，試料ホルダーの末端部分（鉱物試料と接触する部分）は最低18 Kまで冷却されていることを確認し（測温はK熱電対で行った），本研究の目標である20 Kまでの冷却は無事に達成できた．