移動管法による低エネルギーイオン分子化学発光反応の研究

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室温から数eVの低エネルギー領域でのイオン分子反応の研究に新手法を開発する目的で、移動管-発光スペクトル観測装置を試作した。まずイオン加速用ガードリング電極及び発光観測用石英窓を備えた移動管反応セルを製作し、試作装置の性能テストを【He^+】と【N_2】の反応で生成する【N^+_2】(B-X)発光を用いて行った。移動管中での【He^+】の平均移動速度を【He^+】の流束をパルス発生器でパルス化し、反応領域までの到逹時間スペクトルを【N^+_2】(B-X)発光で測定し、データをマイクロコンピューターで積算,解析することにより決定した。その結果、【He^+】が設計通りのエネルギーに加速されていることを確認した。次に【He^+】と【N_2】の反応で生成する【N^+_2】(C-X)発光の振動分布を0.039〜0.080eVの並進エネルギー範囲で測定した。【N^+_2】(C-X)発光の解析から低エネルギーではエネルギー的に共鳴なV'=3のみが生成するのに対して、エネルギーの増大とともにV'=2からの発光が出現し、そのV=3に対する相対強度が増大することを見出した。これより、【He^+】/【N_2】系では並進エネルギーの増加とともにイオン化のFranck-Condon因子が重要になることが明らかになった。0.080eV以上の並進エネルギーでの測定は、120V以上の高ドリフト電場では、不純物によるスパーク放電の発生のために困難であった。この問題を解決するために本補助金で購入した拡散ポンプを装備し、低圧で作動する移動管セルを上記反応セルを改造し、製作した。この装置を【He^+】/【N_2】,【He^+_2】/【N_2】,【He^+_2】/CO,【He^+】/Si【H_4】反応の研究に適用した。例えば【He^+】/【N_2】反応では新しい【N^+_2】(D'-A)発光を観測したり、【He^+_2】/【N_2】反応では【N^+_2】(B)態の四転温度が並進エネルギーの増大とともに1000Kから600Kに減少することを見出すなど、多くの新しい現象を発見し、試作した移動管装置が低エネルギーイオン分子反応の新手法として有用であることがわかった。なお本研究の遂行には補助金で購入した拡散ポンプ,マイクロコンピューター,パルス発生器が不可欠であった。