固体表面を利用したレーザー法による同位体分離の研究

固体表面激光法分离同位素的研究

• 批准号: 16750021
• 负责人: 佐伯 盛久
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Japan Atomic Energy Agency
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16750021/
• 关键词: 同位体分離; レーザー法; 固体表面; 紫外光; 芳香族化合物; クロロベンゼン; 紫外レーザー; 光脱離; アセチレン; 重水素置換

同位体分離は重水の製造に代表されるように様々な産業分野で利用される技術であり、今までに遠心分離法や化学交換法、レーザー分離法が開発されてきた。しかし、これらの手法により効率的に分離できる元素は限られており、同位体研究を発展させていくうえで、新たな分離技術を開発することが必要とされている。そこで本研究では、固体表面に吸着した原子・分子をレーザー照射により光脱離させ、同位体間で光の吸収波長が異なることを利用して分離する技術を考案し、その可能性を追求してきた。平成16-17年度は、本実験を遂行する上で必要な質量分析装置を備えた真空チェンバーや昇温脱離装置の製作および紫外可変レーザーなどの立ち上げを行うとともに、具体的な実験の指針を決めるための情報収集を行ってきた。情報収集の結果、短波長の光を用いて分子の電子励起準位の振動準位を励起すると効率よく光脱離がおこり、かつ、分子をうまく選べば同位体選択的に光脱離できる可能性があることがわかってきた。そこで、平成18年度は紫外光に対して高い吸収効率をもつフェノールやクロロベンゼンなどの芳香族化合物を対象とし、それらの分子を冷却した金やシリコン、カーボン基板に吸着させて紫外レーザーによる光脱離実験を行った。その結果、いずれの系でもレーザー光による光脱離が可能なことを確認した。特に、金基板上に吸着させたクロロベンゼン(C_6H_5Cl)分子の光脱離強度の時間変化を調べてみると、レーザー照射後すぐに分子が脱離する過程とゆっくりと脱離が始まる過程があることがわかった。早い過程は励起エネルギーを保持したまま飛び出す分子に、遅い過程は励起エネルギーを周囲に分配した後、蒸発していく分子に由来するのではないかと考えている。また、光脱離シグナルのレーザー強度依存性を調べることにより、レーザー強度があるしきい値を超えると光脱離したクロロベンゼンが観測され、その後はレーザー強度に比例して光脱離シグナル強度も増えていくことがわかった。さらに、分子の吸着条件やレーザーの照射条件を調整することにより、257.5-262.5nmの領域においてブロードではあるが波長依存性のある光脱離スペクトルを再現性よく測定することができた。最後に、クロロベンゼンのC_6H_5^<35>ClとC_6H_5^<37>Clの同位体間で光脱離スペクトルを比較してみたが、明らかな違いは観測されず、現状では同位体分離は難しいことがわかった。

With a body は heavy water の separated に representative さ れ る よ う に others 々 eset で な industry use さ れ る technology で あ り, today ま で に telecentric separation や chemical exchange method, レ ー ザ ー separation が open 発 さ れ て き た. し か し, こ れ ら の gimmick に よ り sharper rate に separation で き る element は limit ら れ て お り, isotopic study を 発 exhibition さ せ て い く う え で, new た な separation technology を open 発 す る こ と が necessary と さ れ て い る. そ こ で this study で は に, solid surface sorption し た atoms, molecules を レ ー ザ ー irradiation に よ り light from さ せ, with a body で の 収 absorption wavelength of light が different な る こ と を using し て separation す る technology し を test case, そ の possibility を pursuit し て き た. Pp.47-53 16-17 year は, this be 験 を carries out す を る で な necessary quality analysis device for え た vacuum チ ェ ン バ ー や warming from device の making お よ び ultraviolet can - レ ー ザ ー な ど の stand on ち げ を line う と と も に, concrete な be 験 の pointer を definitely め る た め の intelligence 収 set を line っ て き た. Intelligence 収 の results, short wavelength light の を with い て の molecular electronic excitation on quasi a quasi a を の vibration excitation す る と sharper rate よ く light from が お こ り, か つ, molecular を う ま く choose べ ば sentaku に light with a body from で き る possibility が あ る こ と が わ か っ て き た. そ こ で, pp.47-53 18 year は ultraviolet に し seaborne て high い 収 absorption rate of unseen を も つ フ ェ ノ ー ル や ク ロ ロ ベ ン ゼ ン な ど の を aromatic compounds like と seaborne し, そ れ ら の molecular を cooling し た gold や シ リ コ ン, カ ー ボ ン substrate に sorption さ せ て ultraviolet レ ー ザ ー に よ る light from be 験 を line っ た. そ の results, い ず れ の is で も レ ー ザ ー light に よ る light from が may な こ と を confirm し た. に, Jin Jiban に on sorption さ せ た ク ロ ロ ベ ン ゼ ン (C_6H_5Cl) molecular の intensity of light from の time variations change を adjustable べ て み る と, レ ー ザ ー after irradiation す ぐ が に molecules from す る process と ゆ っ く り と beginning from が ま る process が あ る こ と が わ か っ た. は い process early wound up エ ネ ル ギ ー を keep し た ま ま fly び に す molecules, 遅 い process は wound up エ ネ ル ギ ー を weeks 囲 し に distribution, steamed after た 発 し て い く molecular に origin す る の で は な い か と exam え て い る. ま た, light from シ グ ナ ル の レ ー ザ ー intensity dependence を adjustable べ る こ と に よ り, レ ー ザ ー strength が あ る し き い numerical を super え る と light from し た ク ロ ロ ベ ン ゼ ン が 観 measuring さ れ, そ の after は レ ー ザ に ー strength ratio し て light from シ グ ナ ル strength も raised え て い く こ と が わ か っ た. さ ら に, molecular の sorption conditions や レ ー ザ ー の を irradiation condition adjustment す る こ と に よ り, 257.5 to 262.5 nm の field に お い て ブ ロ ー ド で は あ る が wavelength dependence の あ る light from ス ペ ク ト ル を reproducibility よ く determination す る こ と が で き た. Final に, ク ロ ロ ベ ン ゼ ン の C_6H_5 ^ < > 35 Cl と C_6H_5 ^ < 37 > Cl の between isotopic で light from ス ペ ク ト ル を compare し て み た が, Ming ら か な violations い は 観 measuring さ れ ず, status で は detached from a body は difficult し い こ と が わ か っ た.

项目成果

Laser ablation of silicon in neon gas ; study of excitation mechanism of neon neutrals by ablated silicon ions

在氖气中激光烧蚀硅；

• 发表时间: 2005
• 期刊: Journal of Applied Physics Vol.98
• 作者: 佐伯盛久;平田紘一;作花哲夫;大場弘則;横山淳
• 通讯作者: 横山淳

Theoretical study of structure and vibrational motion of naphthalene dimer

萘二聚体结构与振动运动的理论研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Chemical Theory and Computation Vol. 2
• 作者: 佐伯盛久;赤木 浩;藤井正明
• 通讯作者: 藤井正明

Velocity and metastable state population distributions of neodymium atoms produced by laser ablation

激光烧蚀产生的钕原子的速度和亚稳态布居分布

• 发表时间: 2005
• 期刊: Applied Physics B Vol.81
• 作者: 王海鳴;大場弘則;佐伯盛久;宮部昌文;柴田猛順;宮武宇也;飯村秀紀
• 通讯作者: 飯村秀紀

Structure of the Jet-cooled 1-Naphthol,Dimer Studied by IR Dip Spectroscopy : Cooperation between the π-π Interaction and the Hydrogen Bonding

红外浸入光谱研究喷射冷却 1-萘酚二聚体的结构：π-π 相互作用与氢键的配合

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Physical Chemistry A Vol. 111
• 作者: 佐伯盛久;石内俊一;酒井誠;藤井正明
• 通讯作者: 藤井正明

A New Highly Sensitive Time-of-Flight Mass Spectrometer Consisting of a Flangeon-type Conical Ion Lens System and a Proto-type Daly Detector for Exhaust Gas Analysis Based on the Jet-REMPI Technique

一种由法兰式锥形离子透镜系统和原型 Daly 探测器组成的新型高灵敏度飞行时间质谱仪，用于基于 Jet-REMPI 技术的废气分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Analytical Science Vol.21
• 作者: 鈴木哲也;林俊一;石内俊一;佐伯盛久;藤井正明
• 通讯作者: 藤井正明