N_2^+-希ガス衝突と希ガスイオン-N_2衝突での励起過程の差異

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1)補助金により安定化電源を購入し、イオン-分子衝突装置のイオンレンズ系の改良を行った。これにより、広いエネルギー範囲で安定したイオン電流を得ることができた。2)完成した装置を用いてAr^+,N_2^+イオンビームをそれぞれN_2,Arガスに入射し、生成するN_2^+(B-X)発光スペクトルを測定した。スペクトルの解析から各励起種の振動・回転準位別の生成断面積を求める。広い衝突エネルギー範囲でAr^+-N_2衝突とN_2^+-Ar衝突の結果を比較することにより、反応中間体が励起種の生成過程へ及ぼす影響について検討した。この結果、Ar^+-N_2衝突ではN_2^+(B)の回転温度は600-700Kであり、衝突エネルギーにほとんど依存しなかった。N_2^+をArに衝突させた場合は、2000-4000Kと非常に高い温度を示し、かつ、衝突エネルギーの増加とともに回転温度は減少した。N_2^+(B)の振動分布は、後者の衝突系の場合は衝突エネルギーによらず誤差範囲で一定であったが、前者では衝突エネルギーの増加とともに高振動準位の割合が減少し、回転の結果と対照的であった。(Ar-N_2)^+の系でab-initio CI計算を行って衝突機構を検討したことろ、Ar^+-N_2では比較的イオン-分子間距離の大きなところで遷移が起こるのに対して、N_2^+-Arでは極めて近距離のみで遷移が起こり、回転相互作用が大きくなることが解った。3)研究対象を拡大するため、Ar^+及び電子とC_2H_2・HCIの衝突で生成する発光スペクトルを測定した。この結果、イオンと衝突で生成する励起水素原子は、イオンが分子内の水素に直接衝突してそれを叩き出し、かつ、分子から離れる直前に起こる非断熱遷移で励起されるため、非常に大きな運動エネルギー(>100eV)を持つことが明らかになった。