遠赤外・赤外領域での分子線による高分解能分光法の開発

利用分子束在远红外和红外区域开发高分辨率光谱

• 批准号: 06640521
• 负责人: 松島 房和
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06640521/
• 关键词: 分子分光学; レーザー分光学; サブミリ波分光; 遠赤外分光; 分子線; 高分解能分光; 水分子; 回転スペクトル

遠赤外・赤外領域は分子分光では回転スペクトル・振動回転スペクトルの現れる最も重要な領域である。一昨年、国内では初めて富山大学に、波長可変の遠赤外分光装置が完成した。この装置により50〜1000μmの波長域の分子スペクトルはもれなく観測でき、また従来の測定精度より2桁高い周波数精度のデータがえられるようになった。さらに赤外域でも、9〜11μmの領域で波長可変の赤外分光計が完成した。これらの分光計を使って種々の分子の分光を行ってきたが,しばしば大切なスペクトル線が他の線と重なって分離できないことがある。スペクトルの分解能は分子のドップラー幅で制限されているが,これを解決するには、試料の分子を分子線の状態にしてドップラー幅を狭くするのが最も確実な方法である。本研究では、分子線を用いて遠赤外・赤外領域でドップラー幅以下の分解能のスペクトル測定をする方法を確立することを目標とし,幸い期待通りの成果を得ることができた。とくに遠赤外の領域では、このような高分解能な測定の例は初めてのものである。1.線源の開発:分子線を発生する線源部には,スペクトルを豊富に観測できるように,分子の断熱冷却が起きにくいマルチキャピラリーアレイを用いた。線源の形状の異なるものをいろいろ試験して,最適な大きさと形状を決めた。この線源の開発により,低い試料圧でもきれいなスペクトルをとることができ,同位体のような高価な試料でも利用できるようになった。2.高分解能なスペクトル測定の実現:分子線を用いたスペクトルの高分解能化を,水の同位体H_2^<18>O分子とメタノール分子の遠赤外域のスペクトル線を用いて示すことができた。水のスペクトルの例では,通常の試料セルを用いた場合の線幅が3MHz以上あるのに対し,分子線を用いることにより1/10以下である200kHzの線幅を得ることができた。またメタノールでは近接した2本のスペクトル線を分離して観測できた。

远红外和红外区域是出现旋转和振动旋转光谱的分子光谱中最重要的区域。两年前，这是在日本第一个在富山大学完成可调远红外光谱仪的。该设备允许在50至1000μm的波长范围内完全观察分子光谱，并且还允许具有比传统测量精度高两个数量级的频率精度的数据。此外，在红外区域，可调红外光谱仪已在9-11μm范围内完成。尽管这些光谱仪已用于光谱各种分子，但重要的光谱线通常不可能与其他线重叠以分离它们。光谱分辨率受分子的多普勒宽度的限制，但是解决此问题的最可靠方法是将样品的分子变成分子束并缩小多普勒宽度。在这项研究中，目标是建立一种使用分子束在远红外和红外区域中测量多普勒宽度下方光谱分辨率的方法，幸运的是，我们能够实现我们预期的结果。这是这种高分辨率测量的第一个例子，尤其是在远红外区域。 1。来源的开发：对于生成分子束的源部分，使用可防止分子绝热冷却的多毛细血管阵列来防止光谱发生。进行了各种测试，以确定具有不同形状的源的最佳尺寸和形状。该来源的开发即使在低样品压力下也可以清洁频谱，从而可以在昂贵的样品（例如同位素）中使用它。 2。高分辨率光谱测量值：使用分子束的高分辨率光谱可以使用水同位素H_2^<18> O分子和甲醇分子的远红外光谱线显示。在水光谱的示例中，200kHz的线宽度为1/10，当使用正常样品单元时，使用分子束获得了3MHz或更多的线宽度。另外，可以通过分开两条近光谱线。

项目成果

Isamu Morino: "Loboratory Measurement of Rotafional Spectrum of the ^<18>OHRadical using a Tunable Far-infrared Spectromate" The Astrophyslcal Journal. accepted. (1995)

Isamu Morino：“使用可调谐远红外光谱仪对^ 18 OH自由基的旋转光谱进行实验室测量”天体物理学杂志。

Fusakazu Matsushima: "Freguency Measuremeut of pure rotational transiflons of H_2O from 0.5 to 5 THz" Journal of Molecular Structure. accepted. (1995)

Fusakazu Matsushima：“从 0.5 到 5 THz 的 H_2O 纯旋转转移的频率测量”分子结构杂志。

Hitoshi Odashima: "Observation of rotational spectrum of KH using a tunable for-infrared spectrometer" Journal of Molecular Spectroscopy. accepted. (1995)

Hitoshi Odashima：“使用可调谐红外光谱仪观察 KH 的旋转光谱”《分子光谱学杂志》。

Fusakazu Matsushima: "Freguency measurement of pure rotational transitions of H_2O from 0.5 To 5 THz" 1994 Conference on precision electromagnetic measuremets digest. 23-24 (1994)

Fusakazu Matsushima：“H_2O 从 0.5 到 5 THz 的纯旋转跃迁的频率测量”1994 年精密电磁测量摘要会议。

Fusakazu Matsushima: "Absolute Freguoncy Measurements of Methanol from 1.5 to 6.5 THz" Journal of Molecular Spectroscopy. 164. 517-530 (1994)

Fusakazu Matsushima：“1.5 至 6.5 THz 范围内甲醇的绝对频率测量”分子光谱学杂志。