励起波長可変光化学反応解析FT-ESRの試作

用于可变激发波长光化学反应分析的 FT-ESR 原型

• 批准号: 03554014
• 负责人: 山内 清語
• 金额: $ 6.02万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1992
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03554014/
• 关键词: フーリエ変換ESR; FT-ESR; 時間分解ESR; 光化学反応; ナノ秒ESR; パルスESR; 金属ポルフィリン; FTESR; パルスマイクロ波; 選択的励起; スピン分極

本研究では、レーザーとパルスESR(フーリエ変換ESR)装置を組み合わせた本格的な光化学反応解析装置を組み立てることを目的とした。本年度までに得られた成果は次の通りである。1)購入した色素レーザーを既存のエキシマーレーザーと組み合わせることにより、350-800nmの範囲で10mJ/パルス以上の出力をもつレーザーパルスを揃えることができた。2)2つのマイクロ波ピンスイッチを用いることによって、パルス幅10ナノ秒・出力1キロワットのマイクロ波パルスを実現した。3)マイクロ波の位相合わせには、CYCLOPSを利用するために4位相マイクロ波パルス発生器を試作した。また、検出には2位相検出(quadrature detection)法を適用し、S/Nの改善と帯域の拡大をはかった。4)PLL(phase locked loop)法によりマイクロ波周波数の安定化を行い±1kHz/日の高安定性を実現した。5)マイクロ波パルスとレーザーパルスの同期回路を試作し、両パルスの間のジッターを5ナノ秒以下におさえることができた。6)ポルフィリン-キノン系で、ポルフィリンカチオンとキノンアニオンのFT-ESR信号を10ナノ秒から100マイクロ秒までの4桁の時間領域にわたって観測し、両イオンのダイナミクスを解析した。

本研究的目的是组装一个结合了激光和脉冲ESR（傅里叶变换ESR）装置的全尺寸光化学反应分析装置。今年迄今为止获得的结果如下。 1）通过将购买的染料激光器与现有的准分子激光器相结合，我们能够在350-800nm范围内产生输出超过10mJ/脉冲的激光脉冲。 2）通过使用两个微波引脚开关，我们实现了脉冲宽度为10纳秒、输出为1千瓦的微波脉冲。 3) 为了实现微波的相位匹配，我们使用 CYCLOPS 制作了 4 相微波脉冲发生器原型。另外，检测中采用了正交检测方法，提高了信噪比，扩大了频带。 4）采用PLL（锁相环）方法稳定微波频率，实现了±1kHz/天的高稳定性。 5）我们原型设计了微波脉冲和激光脉冲的同步电路，并且能够将两个脉冲之间的抖动抑制到小于5纳秒。 6）在卟啉-醌体系中，在10纳秒至100微秒的四位数时域内观察到卟啉阳离子和醌阴离子的FT-ESR信号，并分析了两种离子的动力学。

项目成果

S.Yamauchi: "Photoinduced Electron Transfer Reactions from Metalloporphyrin to Quinones" J.Photochem.Photobio.A:Chem. 65. 177-182 (1992)

S.Yamauchi：“从金属卟啉到醌的光诱导电子转移反应”J.Photochem.Photobio.A：Chem。

K.Tominaga: "Analysis of the Radical Decay in a Magnetic Field by Stochastic-Liouville Equation" Chem.Phys.Lett.179. 35-40 (1991)

K.Tominaga：“通过随机-刘维尔方程分析磁场中的自由基衰变”Chem.Phys.Lett.179。

山内 清語: "第4版実験化学講座・分光III" 丸善, 15 (1992)

山内清吾：“第 4 版实验化学课程/光谱学 III”Maruzen，15（1992）

Y.Ohba: "A New Technique for Accurate Measerements in the Pulsed EPR Spectroscopy" J.Magn.Reson.

Y.Ohba：“脉冲 EPR 光谱中精确测量的新技术”J.Magn.Reson。

山内 清語: "第4版実験化学講座分光III" 丸善, 20 (1993)

山内清：《第四版实验化学课程光谱学 III》丸善，20（1993）