超音速分子線中での非平衡分布形成のメカニズム

超声速分子束非平衡分布形成机制

• 批准号: 63540283
• 负责人: 立川 真樹
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1988
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1988 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-63540283/
• 关键词: 超音速分子線; 非平衡状態; 回転温度; 断熱膨張; レーザーシュタルク分光; アンモニア; 衝突緩和; 双極子-双極子相互作用

断熱膨張によって並進温度が極低温までになる超音速分子線においては、振動・回転・並進の各自由度間で温度が異なることが知られている。本研究では、さらに、回転状態がどの様なエネルギー分布になっているかを調べ、超音速分子線中における非平衡分布の形成のメカニズムを解明することを目的としている。これについて、以下の成果を得た。1.既存のN_2Oレーザーに加えて、10μm帯の半導体レーザーを整備し、高感度のシュタルク分光法を用いて、NH_3分子の6本の吸収線について線形吸収分光を行った。NH_3超音速分子線の、ノズルから比較的離れた位置数カ所において、回転準位における分子数分布を測定し、分子線の上流から下流にかけての各レベル間の回転温度の変化を系統的に調べた。その結果、以下のことが明かになった。(1)回転の自由度内においても、分子は非平衡分布をしており、回転状態は単一の温度で記述できない。(2)特に、(2,2,a)-(2,1,a)間及び、(2,2,s)-(2,1,s)間(( )内の数字は、左から、回転の量子数J、Kで、a、sは対称性を表す)で、反転分布が生じており、分子線の下流にいくにつれて反転が大きくなっている。2.双極子-双極子相互作用による緩和と、より近距離で働くhard collisionによる緩和、及び、個別つりあいの原理の3点を考慮したレート方程式モデルを立て、数値計算を行った結果、実験で得られた各回転準位間の温度及びその位置依存性を再現することができた。以上の解析から、双極子遷移による各レベル間の緩和レートのJ,K依存性が、非平衡分布の形成に大きな役割を果たしていること、及び(2,2,s)-(2,1,s)間に現れた負温度(反転)分布形成には、双極子-双極子相互作用よりも一桁程小さい断面積を持つhard collisionの効果が不可欠であることが明らかになった。

Broken thermal expansion に よ っ て in hand temperature が extremely low temperature ま で に な る supersonic molecular line に お い て は, vibration, back to the planning, hand in hand の が で temperature variations between the degrees of freedom な る こ と が know ら れ て い る. This study で は, さ ら に, back to the state planning が ど の others な エ ネ ル ギ ー distribution に な っ て い る か を べ, supersonic molecular line に お け る non-equilibrium distribution の formation の メ カ ニ ズ ム を interpret す る こ と を purpose と し て い る. The following <s:1> results を obtain た. 1. The existing の N_2O レ ー ザ ー に plus え て, 10 microns 帯 の semiconductor レ ー ザ ー を servicing し, Gao Gan の シ ュ タ ル ク spectrometry を with い て NH_3 molecular の. 6 this の 収 absorption line に つ い 収 absorption spectral line を っ て linear た. NH_3 supersonic molecular line の, ノ ズ ル か ら comparison from れ た location by several カ に お い て, back to the planning must に お け る molecular number distribution を determination し, molecular line の high-class か ら obscene に か け て の each レ ベ ル の の back planning between temperature variations of を system に adjustable べ た. Youdaoplaceholder0 そ results, the following is そ とが とが and the following is とが になった. (1) planning back の freedom within に お い て も non-equilibrium distribution, molecular は を し て お り, back to the state planning は 単 a の temperature で account で き な い. に, (2) (2, 2, a) - (2, 1, a) and び, (2, 2, s) - (2, 1, s) between the (() の digital は, left か ら, back to the planning の で quantum number J, K, a, s は said を table す) seaborne で, inverse planning distribution が じ て お り, molecular line の obscene に い く に つ れ て inverse planning が big き く な っ て い る. 2. Bipolar - bipolar interaction による mitigated と, よ による close-range で くhard Collision に よ る detente, and び, individual つ り あ い の at 3 o 'clock principle の を consider し た レ ー ト equation モ デ ル を made て line, the numerical calculation を っ た results, be 験 で have ら れ た among back to planning prospective の temperature and び そ の position dependency を reappearance す る こ と が で き た. Above の parsing か ら, dipole migration に よ る each レ ベ ル の detente between レ ー ト の J, K dependency が, unbalanced distribution の formation に き な "を cut fruit た し て い る こ と and び (2, 2, s) - (2, 1, s) between に now れ た negative temperature (inverse planning) distribution form に は, dipole dipole interaction よ り も a small girder cheng さ を い break area To maintain the effect of a <s:1> hard collision <s:1>, が must not be short of である ら とが とが and ら になった.

项目成果

Y.Tanaka,・Y.Uematsu,・M.Tachikawa,・T.Shimizu,・F.Matsushima: Journal of Chemical Physics.

Y.Tanaka、・Y.Uematsu、・M.Tachikawa、・T.Shimizu、・F.Matsushima：化学物理学杂志。