レーザー多光子イオン化法による局所場の有機分子の超高感度分析と状態解析

パルスレーザー(窒素レーザーとOPOレーザー)励起のイオン化システムを構築し,電圧依存性と波長依存性の測定を行った.イオン化セルは,液体試料を流通でき,外部からの酸素ガス・不純物の混入が防止でき,試料の光分解による試料の滞留も防止できる.電流感度としては,10fAを達成できた.試料濃度としてはサブナノモルオーダー(絶対量で数万分子数)の高感度定量分析が達成できた.電圧依存性に関しては,高電場になる程,イオン化信号が増加することが分かり,60kV/cmでSN比が最も高く,最も低い検出下限を示した.また電極の立体的構造に関して,平板電極(光の照射面に対して十分広い1cm四方)と針状電極(先端10microMeter)では,信号量がほぼ同じであることが分かり,このことは,針状電極の方が,電位勾配が高くなり,イオン化効率が高いと考えられる.励起波長依存性より,イオン化しきい値を求めたところ,2つのしきい値が得られ,高い方のしきい値は,通常のカチオンの安定化及び電子の溶媒和エネルギーを考慮したしきい値であった.低い方のしきい値はその値よりの0.5eV程低く,イオン化状態より低いチャンネル経由の機構が有ることが分かった.1光子イオン化では見られない2光子イオン化特有の現象であり,電場依存性も強く認められ,高電場程低いしきい値を示す.またその機構は溶質分子と溶媒分子の組み合わせにより大きく異なり,溶媒の誘電率の変化として見積もると2の変化となる.本研究より,電極構造の工夫と高電場印加により,イオン化信号と検出下限を飛躍的に向上させることが可能であり,また波長スペクトル解析により,標的有機分子の局所場の解析が可能であることが分かった.さらに,2波長2光子励起法(窒素レーザーとOPOレーザーの時間差照射)により,イオン化状態をさらに詳細に解析できると考えられる.

パルスレーザー(窒素レーザーとOPOレーザー)励起のイオン化システムを構築し,電圧依存性と波長依存性の測定を行った.イオン化セルは,液体試料を流通でき,外部からの酸素ガス・不純物の混入が防止でき,試料の光分解による試料の滞留も防止できる.電流感度としては,10fAを達成できた.試料濃度としてはサブナノモルオーダー(絶対量で数万分子数)の高感度定量分析が達成できた.電圧依存性に関しては,高電場になる程,イオン化信号が増加することが分かり,60kV/cmでSN比が最も高く,最も低い検出下限を示した.また電極の立体的構造に関して,平板電極(光の照射面に対して十分広い1cm四方)と針状電極(先端10microMeter)では,信号量がほぼ同じであることが分かり,このことは,針状電極の方が,電位勾配が高くなり,イオン化効率が高いと考えられる.励起波長依存性より,イオン化しきい値を求めたところ,2つのしきい値が得られ,高い方のしきい値は,通常のカチオンの安定化及び電子の溶媒和エネルギーを考慮したしきい値であった.低い方のしきい値はその値よりの0.5eV程低く,イオン化状態より低いチャンネル経由の機構が有ることが分かった.1光子イオン化では見られない2光子イオン化特有の現象であり,電場依存性も強く認められ,高電場程低いしきい値を示す.またその機構は溶質分子と溶媒分子の組み合わせにより大きく異なり,溶媒の誘電率の変化として見積もると2の変化となる.本研究より,電極構造の工夫と高電場印加により,イオン化信号と検出下限を飛躍的に向上させることが可能であり,また波長スペクトル解析により,標的有機分子の局所場の解析が可能であることが分かった.さらに,2波長2光子励起法(窒素レーザーとOPOレーザーの時間差照射)により,イオン化状態をさらに詳細に解析できると考えられる.