高分解能電子運動量分光の開発と分子振動による電子軌道の歪みの研究

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本研究の目的は、単色高強度電子銃と電子運動量分光（EMS）に特化した電子エネルギー分析器の設計・試作を経て、高分解能EMS装置を開発することである。これを技術的基盤として、申請者が並行して進めてきたbond oscillation解析および分子振動の効果を取りこんだ電子運動量分布の計算手法を組み合わせることにより、分子振動によって起こる分子軌道の形の歪みを基準振動モード毎に分離して観測・解析し、波動関数形と反応性の相関を明らかにする事を目指す。本年度は、上記の目的に関わる以下の成果を上げた。まず、目的達成の基盤となる高エネルギー分解能を有する新型電子エネルギー分析器の設計・製作を進めた。昨年度までにシミュレーションに基づき電極形状を決定し、必要な材料や電源等を整備した。本分析器の肝となるスイッチング電源について市販品では高額であり、実装が困難であることが判明したため、電源回路を新規設計を行った。その結果、目標である数百Vの電圧を2 ns程度の立上り・立下り時間ででスイッチングし得る安価な電源回路の設計に成功した。また、回路の動作条件として分析器電極の持つ静電容量が小さい必要があったため、他電極と接触する面積を減らしたり、低誘電率の絶縁材料を用いる等により対応した。以上を経て、設計は完了し、現在は来年度中を目標に製作を進めている。上記の装置製作と並行して、歪曲波撃力近似が適用可能な範囲を調べる目的で、既存装置を利用したEMS実験を行った。具体的には、希ガス原子やCF4分子に対して様々な入射エネルギーで測定を行った。現在はその測定データをまとめており、学術論文として報告予定である。最終的に以上の研究成果をまとめ、標的分子の電子構造を高分解能勝、より空間的に広い範囲にわたり観測可能な分光手法の確立を行う予定である。