気相中のクラスターイオンを対象としたホールバーニング分光法の開発

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サイズ選別したクラスターイオンを対象として,ポンプ(光解離)-プローブ(光解離)方式によるホールバーニング分光法を開発した.まず,飛行時間質量分析計の加速領域において,イオン化レーザーにより中性クラスターを共鳴2光子イオン化した.次に,ポンプレーザーを加速領域に導入し,特定のサイズの親イオンの特定の電子遷移を誘起し解離させた.続いて,残存する親イオンのパケットがドリフト領域に達してから,波長可変のプローブレーザーを照射し,先程とは異なる波長領域にある電子遷移を誘起し解離させた.最後に,リフレクトロンを用いて,解離しなかった親イオン,ポンプおよびプローブレーザーにより生成した娘イオンを分離して検出し,ポンプレーザーを導入した場合としない場合のプローブレーザーによる娘イオン信号の強度を比較した.まず,920nmと1160nmに2つの吸収帯を持つベンゼン2量体イオンについて実験を行った.プローブレーザーを920nmにして検出したイオン強度は,920nmのポンプレーザーを導入すると当然減少した.プローブレーザーを1160nmにした場合のイオン強度も,920nmのポンプレーザーにより減少した.また,減少の度合は,プローブレーザーが920nmの場合と1160nmの場合とで等しかった.このことから,920nmと1160nmの吸収帯は2種類の異性体ではなく同一のイオン種に起因することが明らかとなった.2本の吸収帯が出現する原因に関しては,2量体イオンの対称性の低下のために縮重していた軌道が分裂し,2つの異なる電子遷移が可能になったためであると解釈できる.次に,670,920,および1175nmに3本の吸収帯を持つベンゼン-トルエン混合2量体イオンについて調べたところ,この場合も,3本の吸収帯が同一のイオン種に起因することが明らかとなった。