励起原子・分子が固体表面の存在により受ける影響のレ-ザ-分光研究

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エヴァネッセント光は全反射光に伴って波長程度の距離にまで「しみだし」た光であり、その光を用いれば固体表面のごく近くに存在し、それと相互作用している励起原子、分子を調べることができる可能性がある。昨年度はネオン放電プラズマ中ネオン準安定状態からの吸収線を中心波長で励起して、エヴァネッセント光による励起の効果を、散乱光によるバックグラウンドから分離することに成功した。断面1mm×3mm長さ50mmの放電管に0.3torrのネオンと6.2torrのヘリウムを封入し0.3mAの電流でブラズマを生成した。リング色素レ-ザ-光594.5nmを臨界角43.30よりわずかに大きい角度で放電管壁に入射しエヴァネッセント光を作った。レ-ザ-共振器中に挿入したエタロン板を回転することによってレ-ザ-光波長を吸収線プロファイルにわたって掃引した。検出は100kΩの抵抗での放電電流の電圧降下をロックイン増幅器とレコ-ダ-によって行った。上記放電管と殆ど同じ放電管を参照用として用意し、これには散乱光を照射してこれらふたつの信号を比較した。今回は信号強度の規格化ができなかったので、信号プロファイルの形の比較を行った。結果は以下のとうりである。散乱光による信号は、ネオン20と22の同位体比が91%と9%で温度305Kのドップラ-・プロファイルに一致した。エヴァネッセント光による信号は見かけ上、半値幅が大きくなった。未だはっきりした結論は出せないが、エヴァネッセント光は線プロファイルの中心付近で効果を現しているように見える。この特性の詳しい実験により、物理的に興味ある情報が得られると予想している。放電管の材質によってエヴァネッセント光に対する信号が違う、すなわち準安定原子の管壁による反射率が違うように思われる。パイレックスでは高い反射率を持つが、石英では殆ど反射しない。