原子物理研究室 A0774058 共田誠

原子物理研究室 A0774058 共田誠

・研究テーマ

シュタルク速度選別器による低速極性分子の生成

・動機

１．星間分子雲の研究を行う上で、分子イオンー １．星間分子雲の研究を行う上で、分子イオンー 極性分子反応の反応速度定数の情報不足

２．極低温領域における測定例が非常に少ない

シュタルク分子速度選別器の立ち上げ

１．

NH₃（アンモニア）

永久双極子モーメント μ＝1.468D

２．

ND （重アンモニア） ^{アンモニア分子}C - symmetry^(NH3)

２．

ND₃（重アンモニア）

永久双極子モーメント μ＝1.5D

３．

CH₂O（ホルムアルデヒド）

永久双極子モーメント μ＝2.33D

a a

C O

H H

C_2vsymmetry C₃v - symmetry

パラメータを変えてTOFスペクトルの測定 低速分子線の速度分布

①電圧依存性

②ノズル温度依存性 それぞれの

③ノズル圧力依存性 分子の比較

25 30 35

ion signal[cps]

2.4kV

2.2kV 分子数密度(cm^-3)

5 10 15 20 25

0 20 40 60 80 100

ion signal[cps]

t [ms]

2.0kV 2.4kV→1.9(4)×10⁶ 2.2kV→1.5(0)×10⁶ 2.0kV→1.2(1)×10⁶

0.4 0.5 0.6 0.7

2.4kV 2.2kV 2.0kV 1.0kV y-peak

relative intensity

ピーク速度（m/s) 2.4kV→36.3

2.2kV→36.8 2.0kV→33.9 1.0kV→27.6

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4

0 20 40 60 80 100 120

relative intensity

velocity[m/s]

1.0kV→27.6 温度(K)

2.4kV→3.2 2.2kV→3.3 2.0kV→2.7 1.0kV

1.0kV 1.0kV

1.0kV→→→→1.8K1.8K1.8K1.8K

１．

NH₃（アンモニア）

永久双極子モーメント μ＝1.468D

２．

ND （重アンモニア） ^{アンモニア分子}C - symmetry^(NH3)

２．

ND₃（重アンモニア）

永久双極子モーメント μ＝1.5D

３．CH₂O（ホルムアルデヒド）

永久双極子モーメント μ＝2.33D

a a

C O

H H

C_2vsymmetry C₃v - symmetry

16 18 20

ion signal[cps]

2.4kV

2.0kV

分子数密度(cm^-3) 2.4kV→1.1(8)×10⁷

8 10 12 14

0 20 40 60 80 100

ion signal[cps]

t [ms]

2.0kV

1.2kV

2.4kV→1.1(8)×10⁷ 2.0kV→8.1(2)×10⁶ 1.2kV→2.6(0)×10⁶

0.0015 0.002 0.0025

300K 240K 160K

probability[%]

0.0003 0.0004 0.0005

300K 240K 160K

probability[%]

0 0.0005 0.001

0 200 400 600 800 1000 1200

probability[%]

velocity[m/s]

0 0.0001 0.0002

0 20 40 60 80 100

probability[%]

velocity[m/s]

存在確率（0～100m/s：面積比）

300K : 240K : 160K = 1 : 1.4 : 2.5

35 40 45

Cps

ion signal[cps]

ノズルノズルノズル

ノズル温度温度温度温度がががが160160160K160KKKにににに達達達達したしたしたした 直後

直後直後

直後にににに測定測定測定測定

260K

15 20 25 30

150 200 250 300

ion signal[cps]

temperature[K]

260K

400 500

169K 295K

signal (counts/ch) T(nozzle) (K)

0 100 200 300

0 50 100 150 200

ND 3 signal (counts/ch)

nozzle pressure /mTorr

実験では・・・

◎室温・電極電圧2.4 kV の条件で比較す ると、

ると、 ・ND

₃

の方が分子線強度が高い

・CH

₂

Oの方が分子数密度が高い

・CH

₂

Oの方が低速分子の量が多い

◎NH

₃

は同じ条件のデータはないが、明

らかにND

₃

よりも分子線強度が低い。

実験手法の確立

– 低速CH₂O, NH₃, ND₃分子線の観測 – 飛行時間法による速度分布の決定 – 分子数密度の決定

– 分子数密度の決定

速度分布の変化の確認

– ノズル圧力・電圧依存性

– ノズル冷却による信号増加の確認

・シュタルク速度選別器の計算機

・シュタルク速度選別器の計算機 シミュレーション

・本研究の実験結果との比較

御静聴ありがとうございました(´・ω・｀)

１．NH_３・ND_３・CH_２Oの低速分子線の 生成に成功

ー約2Kの低速分子線の生成

２．速度分布の電極電圧、ノズル温度、

ノズル圧力の依存性を測定

３．効率よく測定できるパラメータの確認