多光子共鳴イオン化法・レーザー誘起蛍光法 Resonance-Enhanced Multiphoton Ionization/Laser-Induced Fluorescence OVERVIEW 分子の波動関数 特徴 分子は振動や回転,スピンという内部自由度を持 つ.レーザー光による共鳴励起を利用すると,これ らの内部状態を測定できる. 脱離分光と組み合わせることで,核スピン転換や 表面ポテンシャル,表面反応ダイナミクスの解析が 可能になる. 水素分子の核スピン異性体 回転 e n un ( R ) YJM ( , ) 電子 核スピン 振動 回転 振動 分子のエネルギー (量子化) E Te (v 1 / 2) BJ ( J 1) 電子系 v : 振動量子数,J : 回転量子数 PRINCIPLE 水素分子の断熱ポテンシャル 原理 X : 基底状態,B,C,E··· : 励起状態 回転分光の原理 単色レーザー光を用いて,電子状態を共鳴励起 BE = 4.1 meV 共鳴波長が内部状態に依存 = 波長を変えることで特定の 量子状態の分子を励起 = 321 meV 励起状態 = E,F 1g+ Te = 12.4 eV 2光子励起 + 1光子イオン化 = (2+1)REMPI 2光子励起 + 1光子発光 = LIF LIF via E→B BX = 7.5 meV = 545 meV 励起選択則 : J = 0, ±2 励起状態 = B 1u+ 1光子励起 + 1光子イオン化 = (1+1’)REMPI 励起選択則 : J = ±1 (2+1)REMPI via X→E (1+1’)REMPI via X→B X(J=0)→E(J=0) : = 201.701 nm X(J=1)→E(J=1) : = 201.813 nm INSTRUMENT 実験装置 ・波長可変レーザー : 600-690 nm (パルス幅~5 ns) 超高真空槽 測定圧力 : 10-3-10-8 Pa 試料作製 : 清浄表面,気体吸着 X→E励起光 X→B励起光 波長変換 第2高調波 + 和周波 ~201 nm (UV) for X-E励起 第2高調波 + 第3高調波 ~106 nm (VUV) for X-B励起 UV : フォトダイオード,VUV : 真空紫外分光器 ・信号計測 イオン : マイクロチャネルプレート (MCP) 赤外蛍光 : InGaAsP光電子増倍管 イオン検出 ・超高真空槽 : 表面実験 合成石英セル : ~1気圧ガス分析 圧力 : 1-105 Pa TYPICAL DATA REMPI vs. 波長 ボルツマンプロット 実験結果の例 TR = 325 K ・波長を掃引 J = 0,1,2,3 に対応する共鳴ピーク ボルツマンプロット N ( J ) g n (2 J 1) exp( 水素分子の曝露と脱離 分子導入 試料加熱 Be J ( J 1) ) TR : 回転温度 kTR ・蛍光強度の減衰 自然寿命(200 ns) + 衝突緩和 (Jに依存) 1 nat ( J ) 1 ( J )n 蛍光検出 I (J ) E→B蛍光寿命 N0 ( J ) 1 nat ( J ) ( J )n 光脱離水素分子のTOF 水素分子のオルソーパラ転換 TT = 11 K ・光励起脱離 : 内部状態弁別飛行時間スペクトル 試料 : 銀表面,励起光 : 6.4 eV ・表面におけるオルトーパラ転換 試料 : アモルファス氷 転換時間 = 370 s Institute of Industrial Science / The University of Tokyo / Fukutani Laboratory Katsuyuki Fukutani
© Copyright 2025 ExpyDoc