振動励起分子イオン生成による星間空間低エネルギーイオン分子反応の研究

通过振动激发分子离子产生研究星际空间中的低能离子分子反应

• 批准号: 17740268
• 负责人: 岡田 邦宏
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Sophia University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740268/
• 关键词: イオントラップ; イオン-分子反応; NH_3^+; イオン分子反応; レーザー冷却; 共同冷却

18年度前半から後半にかけて、17年度に製作した冷却八重極線形RFイオントラップを用いて、温度15-240KにわたるNH_3^++H_2→NH_4^++H反応速度定数kの測定を行った。この反応経路には、わずかなポテンシャル障壁(〜0.2eV)が存在するため、通常のイオン-分子反応には見られない特異なんの温度依存性が存在するが、本研究の測定でも過去のHerbstらによる理論値と同様に、100K付近に極小値をもつたの温度依存性が再現された。過去に行われたSelected Ion Flow Tube(SIFT)法による測定値と比べて本研究による測定値は理論値と良い一致を示した。Herbstらは過去の実験値とのずれが大きい理由として、理論計算による計算誤差が大きいためであると結論しているが、高圧力下(〜70Pa)でのSIFT法による測定値は、ペニングトラップによる低温・低圧力下(10〜20K,〜10^<-9>Pa)での測定値との間にも矛盾が見られる。本研究で行なった低温・低圧力(15-240K,10^<-3>Pa)下での測定結果は理論値及び20Kでの過去の測定値との一致がよい。したがって、過去の実験値と理論値の不一致は、計算誤差だけではなく、実験値における系統誤差にも原因があると予測される。本研究の結果から、星間分子雲中での分子存在比の議論を行うためには、低温・低圧力下での測定が必要であることが改めて示唆された。18年度末には、NH_3^+の振動励起状態生成のための赤外光源の立上げを行った。当初予定していたレーザーによる差周波発生法は、基底状態NH_3~+によるNH_3~++H_2→NH_4^++H反応速度定数の測定に予定以上の時間を要したため断念し、代替としてフィラメントからなる簡易赤外光源(Helio Works社製,EP-3963,3W)とバンドパスフィルター(バンド幅0.8nm)の組合せによる赤外光の発生を試みた。その結果、目的の振動励起状態の生成に必要な2.9μmの光パワーとして約0.2mWを得た。しかし、この光パワーによって得られる振動励起状態の割合が数%程度であると見積られたため、赤外光を入射した状態でのたの測定では、十分な結果を得ることができなかった。しかし、今後より強力な赤外光源と置き換えれることができれば、振動励起状態イオンを用いた測定が十分に可能なはずである。本研究の実施によって、振動励起NH_3^+によるkの温度依存性の測定を行う基礎を確立できたと言える。

After the first half of the 18 year か ら half に か け て, 17 year に し た cooling eight heavy extremely linear RF イ オ ン ト ラ ッ プ を with い て, temperature 15-240 - k に わ た る NH_3 ^ + + H_2 and NH_4 + + H ^ reverse 応 determination of rate constant k の を line っ た. こ の anti 応 経 road に は, わ ず か な ポ テ ン シ ャ ル barrier (~ 0.2 eV) が す る た め, usually の イ オ ン - molecular 応 に は see ら れ な い specific な ん の temperature dependency が exist す る が, this study の で も past の Herbst ら に よ る theory numerical と with others に, 100 k, pay nearly に tiny numerical を も つ た の temperature dependent Sex が reproduces された. Line the past に わ れ た Selected Ion Flow Tube method (SIFT) に よ る on determination of numerical と than べ て in this study に よ る determination on numerical は theory numerical と good い consistent を shown し た. Herbst ら は past の be 験 numerical と の ず れ が big き い reason と し て, theoretical calculation に よ る large calculation error が き い た め で あ る と conclusion し て い る が, under high pressure (~ 70 Pa) で の SIFT method に よ る on determination of numerical は, ペ ニ ン グ ト ラ ッ プ に よ る under low temperature, low pressure (10 ~ 20 k, ~ 10 ^ < - > 9 Pa) The に で contradiction between the で measured values と と が can be found in られる. This research line で な っ た low temperature, low pressure (15 to 240 k, 10 ^ < - > 3 Pa) under で の は theory numerical test results and び 20 k で の past の on determination of numerical と の consistent が よ い. し た が っ て, past の be 験 numerical numerical の inconsistencies は と theory, the calculation error だ け で は な く, be 験 numerical に お け る system error に も reason が あ る と be さ れ る. Star の results of this research か ら, between molecular cloud で の molecules exist than talk の を う た め に は, low temperature, low pressure で の determination が necessary で あ る こ と が change め て in stopping さ れ た. At the end of 2018, に に, NH_3^+ <s:1> vibration-excited state generation に ため, and the red outer light source <e:1> is placed in a げを row った. Had designated し て い た レ ー ザ ー に よ る difference frequency generation 発 body は, basal state NH_3 ~ + に よ る NH_3 + H_2 - NH_4 ~ + ^ + + H by reversed 応 speed limit の に designated above の time を し た た め desist し, instead of と し て フ ィ ラ メ ン ト か ら な る simple red outside light source (Helio Works, social system, EP - 3963, 3 W) と バ ン ド パ ス フ ィ ル タ ー (バ ン ド picture 0.8 nm) の combination せ に よ る red outside light の 発 raw を try み た. Youdaoplaceholder0 result, objective, <s:1> vibration-excited state, <e:1> generation, に required な2.9μm <s:1> light, パワ を と て て approximately 0.2mWを to obtain た. し か し, こ の light パ ワ ー に よ っ て have ら れ る vibration excitation state の cut close degree が number % で あ る と see product ら れ た た め, red outside light を incident し た state で の た の determination で は, the result of very な を る こ と が で き な か っ た. し か し, future よ り powerful な red outside light と buy き in え れ る こ と が で き れ ば, vibration excitation state イ オ ン を with い た determination が may very に な は ず で あ る. This study の be applied に よ っ て, vibration excitation NH_3 ^ + に よ る k の temperature dependency の line measurement を う based を で き た と said え る.

项目成果

Crystallization of Ca + ions in a linear rf octupole ion trap

• DOI: 10.1103/physreva.75.033409
• 发表时间: 2007-03
• 期刊: Physical Review A
• 影响因子: 2.9
• 作者: K. Okada;K. Yasuda;T. Takayanagi;M. Wada;H. Schuessler;S. Ohtani

Photodissociation of CaOH^+ for Regeneration of Ca^+ in Linear Paul Trap

线性 Paul 阱中 CaOH^ 的光解和 Ca^ 的再生

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45No.2A
• 作者: Ishiwata;S.;Shimamoto;Y.;Suzuki;M.;Sasaki;D.;Mari Sato;Jun Kano;Mari Sato;Shinya Tsukada;Jun Kano;Shinya Tsukada;Jun Kano;Mari Sato;Jun Kano;Shinpei Tanaka;田中晋平;K.Okada et al.;Kunihiro Okada et al.;Kunihiro Okada et al.
• 通讯作者: Kunihiro Okada et al.

Space-Charge Shift in Motional Resonance of Ca^+ Induced by Simultaneously Trapped Molecular Ions in Linear Paul Trap

线性保罗陷阱中同时捕获的分子离子引起的 Ca^ 运动共振中的空间电荷转移

• 发表时间: 2006
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics Vol.45No.2A
• 作者: Ishiwata;S.;Shimamoto;Y.;Suzuki;M.;Sasaki;D.;Mari Sato;Jun Kano;Mari Sato;Shinya Tsukada;Jun Kano;Shinya Tsukada;Jun Kano;Mari Sato;Jun Kano;Shinpei Tanaka;田中晋平;K.Okada et al.;Kunihiro Okada et al.
• 通讯作者: Kunihiro Okada et al.