低温気体中における電子付着過程の研究

低温气体中电子附着过程的研究

基本信息

批准号：
13740334
负责人：
砂川武義
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Fukui University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

電子が分子に捕獲され負イオンを生成する電子付着反応は、放射線と物質との相互作用の初期過程や気体電離現象の基礎過程における自由電子の主要な消滅過程と考えられている。最近、振動励起した状態にある分子の電子付着過程が問題となっている。この理由として、宇宙空間、上層大気、プラズマのような応用に関する環境においては様々な温度が実現しているためである。しかし、速度定数や断面積の測定が行われる環境の温度は実験室の都合によって決められている。一般に電子付着反応の測定は室温の実験室で測定されていることが多い。このような条件下で得られた結果が、一般に、別の温度にある応用問題にそのまま当てはまるかどうかは解らない。そこで、本研究において、クロロホルムを対象とし、パルスラジオリシス・マイクロ波加熱空洞法を用いて媒体気体温度を119Kから600Kの領域で、平均電子エネルギーを熱エネルギーから約2eVの領域で独立に変化させ測定し、各温度における電子付着速度定数、断面積を報告した。測定より得られた電子付着速度定数をアレニウスプロットし、活性化エネルギーを求めた。その結果約0.13eVであった。これは、従来報告された結果と良い一致を示している。気体温度600K、300K、233Kでの電子付着速度定数の平均電子エネルギー依存の結果において、600Kでは熱エネルギーに極大を示しているが、300K、233Kのではそれぞれ、約0.3eV,0.9eVに極大を示している。このことから気体温度が下がるに従い、速度定数の極大が高エネルギー側にシフトすることがわかる。また、絶対値を比較すると温度の低下と共に減少している。これらの結果を基にunfolding法を用いて電子付着断面積の電子エネルギー依存に変換した。各気体温度における断面積は600K(<0.001eV)、300K(<0.001、0.3eV)、233K(<0.001、0.2eV、1eV)に極大が見られる。絶対値の比較において、電子エネルギーの低い領域のほうが高いエネルギー領域に比べ気体温度の変化に対して急激に変化している。これは異なる振動モードを持つ振動励起分子による電子付着のためであると考えられる。また、気体温度が室温以下でも断面積が変化することから、室温の実験室で測定されるデータにおいても振動励起分子による電子付着の影響が無視できないほど含まれていることが示された。

在辐射与物质之间相互作用的早期阶段以及气体电离现象的基本过程的早期阶段，被认为是由分子捕获并产生负离子的电子的电子附着反应被认为是自由电子的主要an灭过程。最近，振动激发态的分子的电子粘附过程已成为一个问题。这是因为在外层空间，上层大气和等离子体等应用中达到了各种温度。但是，测量速率常数和横截面区域的环境温度取决于实验室的便利性。通常，电子粘附反应通常在室温下在实验室中测量。尚不清楚在这些条件下获得的结果是否通常直接适用于不同温度下的应用问题。因此，在这项研究中，在本研究中，我们使用脉冲放射分解微波加热腔法方法测量了119 K至600 K的中等气体温度，并测量了来自热能的大约2 eV区域的平均电子能量，并报告了每个温度下的电子粘附速率常数和横截面区域。 Arrhenius绘制了从测量中获得的电子粘附速率常数，以确定活化能。结果约为0.13EV。这与先前报道的结果表明了良好的一致性。在600k，300k和233k的气温下电子粘附速率常数的平均电子能量依赖性的结果中，热能的最大值显示为600K，而最大300K和233K的最大值约为0.3EV和0.9EV。这表明，随着气体温度的下降，速率常数的最大值向高能侧移动。此外，在比较绝对值时，温度随温度降低而降低。基于这些结果，使用展开方法将电子粘附横截面区域转换为依赖电子能量。每个气体温度下的横截面面积为600K（<0.001EV），300K（<0.001，0.3EV）和233K（<0.001，0.2EV，1EV）。与绝对值相比，与具有较高电子能量的区域相比，相对于气温变化，低电子能量的区域发生了巨大变化。这被认为是由于具有不同振动模式的振动激发分子的电子附着。此外，由于即使气温低于室温，横截面区域也会发生变化，因此，即使在室温下在实验室中测量的数据中，由于不必要地包括由于振动激发分子而引起的电子粘附的效果。