気体の共鳴光イオン化を利用した高感度・狭帯域光検知器

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本研究は,レ-ザ-イオン化法を利用した新しい光検知器に関するものである。すなわち,微弱な光を気体に共鳴的に吸収させ,光吸収により励起された気体原子をレ-ザ-光により選択的にイオン化し,発生した電子・イオン対を検知して微弱な光の検知を行なうことを提案している。本研究の目的は,我々がSLIPと名付けたこの光検知器について,その基礎的特性を調べ,光検知器としての有用性に明らかにすることである。研究は,モデル実験として,Na原子蒸気を光吸収気体として,NaD_2線の検知について行なった。その結果。1.光の検知感度として,光子数にして10^2程区の検知感度が達成された。2.検出の下限を決める雑音としては,イオン化用レ-ザ-による多光子電離が支配的であることが明らかになった。3.実験結果をレ-ト方程式による解析と比較したところ,解析からも多光子電離が主要な雑音源となることが予測され,実験結果の妥当性が確認された。またSLIPはその原理に気体の共鳴吸収を利用しているので強い背景光に埋れた光の検知法に適すると考えられる。そこで,SLIPの具体的な応用例として,火炎中の気体分子からラマン散乱光をSLIPにより検知することを提案し,その際得られる信号のSN比について解析を行なった。その結果,4.火炎中にシ-ドした金属原子を吸収気体として,レ-ザ-イオン化をオプトガルバノ法により検知はれば,火炎による背景光に埋れた微弱なラマン散乱光を検知できる可能性が示された。