位相サイクリングを用いたシングルショット赤外非線形分光法の開発

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本研究課題では，シングルショットパルスで計測が可能な，シングルショット赤外非線形計測技術を確立することを目標とした．この計測方法の確立によって，ミリ秒，および将来的にはそれ以上の時間分解能で構造解析およびダイナミクス測定が可能となり，たんぱく質などの高分子の主鎖の構造変化のダイナミクスをカバーすることができる．27年度は，中赤外シングルショット計測システムの構築を主に行った．まずはシングルショット計測に十分な精度のエシュロンミラーを開発した．当初はフレネルプリズムに金蒸着を行って製作する予定であったが，十分な波面精度が得られなかった．そこで顕微鏡用カバーガラスを階段状に積層した基材に金蒸着を行うことで十分な波面精度のエシュロンミラーを製作することに成功した．次いで，中赤外カメラシステムの構築を行った．常温動作のPbSeイメージセンサを内蔵する中赤外カメラでレーザー光検出のテストを行ったところ，実験に十分な感度が得られないことが判明した．そこで，PbSeイメージセンサのみを購入し，自主開発したPCBに搭載してFPGAから信号読み出しを行う回路を開発し，さらに液体窒素冷却した窒素ガスをこのPCBの裏面から吹き付ける冷却システムを開発して検出感度の向上を図った．その結果，最大感度波長が5um付近にシフトすると同時に十分な検出感度が得られ，プローブパルスの検出を行うことに成功した．本研究計画は27年度のみで終了となり当初予定していたポンプ‐プローブ実験の成功にまで至らなかった．ポンプ‐プローブ実験を成功させるには，エシュロンミラーによるパルスの空間的広がりを抑える光学系（シリンドリカルテレスコープ）を加える必要があると考えられる．