イオントラップに蓄積されるイオンの観測とパルスビームの質量分析 (環境計測研究室) 杉立卓治研究概要イオントラップ分子の振動励起状態を振動基底状態に冷却特徴・小型 → 全長 500 mm ・静電型 → 同エネルギーなら同じ動作パラメータでトラップ可能目的のイオン以外も区別されずトラップ研究の目的・質量分析を行い、分子イオンを蓄積・トラップ内での電子捕獲断面積を見積もる実験装置 on 実験Ⅰ 質量分析ー time of flight イオンの飛行時間差を利用イオン源 2E v m E：運動（加速）エネルギー m：イオンの質量 v：イオンの速度フラグメントイオン、残留ガスによるイオンを含む 90°デフレクター軽いイオン重いイオン MCP 検出器、および計測系検出器・・・・マイクロチャンネルプレート（MCP） Trap MCP Amp.. Discriminator. MCS. CO +の飛行時間 CO+ ( パルス幅 2.9msec ) C+ O+ H2O+ C + O+ H2O+ CO+ CO2+の飛行時間 ( パルス幅 2.9msec ) CO2+ H2O+ CO+ H2O+ CO+ CO2+ 実験Ⅱ 蓄積イオンの寿命測定分離されたパルスをトラップに蓄積中性粒子 CO+ H2O+ Trap MCP スイッチングのタイミングをマイコン制御で一括制御 MCS パルスビームの幅を決定 Deflector Trap パルスビームがトラップに達する時間蓄積イオンの寿命トラップ内での弾性散乱は考慮せず電子捕獲衝突のみが起こると仮定する蓄積されているイオン数の減少は・・・  dI (t )  nvIdt I (t )  I 0 expnvt  I (t ) : 蓄積開始からt秒後にトラップされているイオン数 I : 蓄積開始直後にトラップされているイオン数 σ: 蓄積さてれいるイオンの電子捕獲断面積 0 v : 蓄積さてれいるイオンの速度 n : トラップ内の残留ガスの原子数密度蓄積イオン数が1/eになる時間(τ) が蓄積されているイオンの寿命  1 nv CO+ 、CO2+の寿命不安定軌道安定軌道電子捕獲断面積の見積もり • 残留ガスとの電子捕獲断面積の見積もり 1  vn v : 蓄積さてれいるイオンの平均速度 n : トラップ内の残留ガス原子数密度 τ: 蓄積さてれいるイオンの寿命 がイオンの速度に依存しないと仮定すると  CO＝2.3×10-15 cm2  CO2＝2.2×10-15 cm2 CO の電子捕獲断面積の比較 + まとめ • CO+ 、CO2+の蓄積に成功 • 低エネルギー領域での分子イオンの電子捕獲断面積を見積もることができた  CO＝2.3×10-15 cm2  CO2＝2.2×10-15 cm2 目次 1. 研究概要 2. 実験装置図 3. 実験Ⅰ ~質量分析~ 4. 検出器、計測系 5. 測定結果 ~イオンの飛行時間~ 6. 実験Ⅱ ~イオンの蓄積~ 7. 蓄積イオンの寿命 8. 測定結果 ~CO、CO2の寿命~ 9. 電子捕獲断面積の見積もり 10. 断面積の比較今後の展望真空をよくすれば、寿命も真空の逆数に比例して延びると期待される。 Field free regionでのイオンのエネルギー、運動の方向性は非常によく揃っているのでトラップからこの領域で実験を行うことが可能 A.振動基底状態の解離反応の反応確率の測定 B.振動基底状態に冷却し、その後一定の振動状態に励起させた分子イオンの反応確率を測定蒸着させる！！！