分子クラスターの内殻吸収と内殻励起光化学反応

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内殻励起イオン性解離過程では解離イオンが比較的大きな運動エネルギーを持ち、従来の直線型飛行時間型質量分析器では十分な質量分解能が得られないため、メチル基を含む有機分子や有機分子クラスターに関する内殻励起イオン性解離過程の研究では詳細なイオンの分岐比やエネルギー分布が求められていない。本研究では、質量分解能とエネルギー分解能を併せ持つメッシュレスリフレクトロンを開発し、偏光面に対して回転可能な真空槽に取り付けた角度可変リフレクトロン型質量分析装置を製作した。この装置では10eVまでの運動エネルギーを持つ解離イオンを質量分解能80で検出することができ、運動エネルギーを持たない解離イオンに対する質量分解能は1500程度である。この装置と単色化した放射光を内殻領域励起の軟X線源として用い、アセトニトリル(CH_3CN)分子の窒素原子、炭素原子の1s内殻電子を種々の電子状態に励起して、解離イオンの分岐比とエネルギー分布、およびそれらの偏光面に対する検出角度依存性を測定した。いくつかの質量数では運動エネルギーの小さい解離イオンによる中心ピークと運動エネルギーの大きい解離イオンによる左右のウィングが観測され、ウィングの構造から運動エネルギー分布を求めた。検出角度依存性も含めて実験結果を解析することにより、2価イオンCH_2CN^<2+>の生成や、メチル基とニトリル基およびニトリル基のCN三重結合の運動エネルギーを伴う解裂はπ^*状態励起によって選択的に起きるという、顕著な励起状態依存性を発見した。クラスターを対象とした測定のためのクラスター発生部を製作し、パルス電場引き込み法による計測効率と質量分解能をシミュレーションによって求め最適化したパルス電源部を作成し、調整試験を進めている。