振動励起分子イオン生成による星間空間低エネルギーイオン分子反応の研究

通过振动激发分子离子产生研究星际空间中的低能离子分子反应

基本信息

批准号：
17740268
负责人：
岡田邦宏
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

18年度前半から後半にかけて、17年度に製作した冷却八重極線形RFイオントラップを用いて、温度15-240KにわたるNH_3^++H_2→NH_4^++H反応速度定数kの測定を行った。この反応経路には、わずかなポテンシャル障壁(〜0.2eV)が存在するため、通常のイオン-分子反応には見られない特異なんの温度依存性が存在するが、本研究の測定でも過去のHerbstらによる理論値と同様に、100K付近に極小値をもつたの温度依存性が再現された。過去に行われたSelected Ion Flow Tube(SIFT)法による測定値と比べて本研究による測定値は理論値と良い一致を示した。Herbstらは過去の実験値とのずれが大きい理由として、理論計算による計算誤差が大きいためであると結論しているが、高圧力下(〜70Pa)でのSIFT法による測定値は、ペニングトラップによる低温・低圧力下(10〜20K,〜10^<-9>Pa)での測定値との間にも矛盾が見られる。本研究で行なった低温・低圧力(15-240K,10^<-3>Pa)下での測定結果は理論値及び20Kでの過去の測定値との一致がよい。したがって、過去の実験値と理論値の不一致は、計算誤差だけではなく、実験値における系統誤差にも原因があると予測される。本研究の結果から、星間分子雲中での分子存在比の議論を行うためには、低温・低圧力下での測定が必要であることが改めて示唆された。18年度末には、NH_3^+の振動励起状態生成のための赤外光源の立上げを行った。当初予定していたレーザーによる差周波発生法は、基底状態NH_3~+によるNH_3~++H_2→NH_4^++H反応速度定数の測定に予定以上の時間を要したため断念し、代替としてフィラメントからなる簡易赤外光源(Helio Works社製,EP-3963,3W)とバンドパスフィルター(バンド幅0.8nm)の組合せによる赤外光の発生を試みた。その結果、目的の振動励起状態の生成に必要な2.9μmの光パワーとして約0.2mWを得た。しかし、この光パワーによって得られる振動励起状態の割合が数%程度であると見積られたため、赤外光を入射した状態でのたの測定では、十分な結果を得ることができなかった。しかし、今後より強力な赤外光源と置き換えれることができれば、振動励起状態イオンを用いた測定が十分に可能なはずである。本研究の実施によって、振動励起NH_3^+によるkの温度依存性の測定を行う基礎を確立できたと言える。

2018年上半年至下半年，我们使用2017年建造的冷却八极线性射频离子阱测量了15-240K温度范围内的NH_3^++H_2→NH_4^++H反应速率常数k。该反应路径具有轻微的势垒（~0.2 eV），因此存在正常离子-分子反应中未见的特殊温度依赖性，再现了最小值约 100K 的温度依赖性，与理论值相似。等人。与过去进行的选择离子流管（SIFT）方法获得的测量值相比，本研究获得的测量值与理论值吻合良好。 Herbst等人的结论是，与过去的实验值存在较大差异的原因是由于理论计算中存在较大的计算误差；然而，SIFT方法在高压（~70 Pa）下的测量值也存在问题。低温低压（10-20K，~10^<-9>Pa）下测量值之间存在差异。本研究在低温低压（15-240K，10^<-3>Pa）下进行的测量结果与理论值和过去在20K下的测量结果非常吻合。因此，预计过去的实验值与理论值的差异不仅是计算误差造成的，还有实验值的系统误差造成的。这项研究的结果再次表明，有必要在低温和低压下进行测量，以讨论星际分子云中的分子丰度比。 2018财年末，我们启动了红外光源，用于产生 NH_3^+ 的振动激发态。原本计划使用激光产生差频的方法被放弃，因为由于基态 NH_3~+，测量 NH_3~++H_2→NH_4^++H 反应速率常数所需的时间比预期要长，作为替代方案，放弃了使用灯丝产生差频的方法，我们尝试使用简单的红外光源（Helio Works制造，EP-3963，3W）和带通滤波器（带宽0.8nm）的组合来产生红外光。。结果，我们在 2.9 μm 处获得了大约 0.2 mW 的光功率，这是产生所需振动激发态所必需的。然而，由于通过该光功率获得的振动激发态的比例估计为百分之几的数量级，因此从红外光入射进行的测量中无法获得足够的结果。然而，如果将来可以用更强大的红外光源代替，那么使用振动激发态离子进行测量应该是完全可能的。通过这项研究的实施，可以说我们已经为测量由振动激发的NH_3^+引起的k的温度依赖性奠定了基础。

项目成果

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Photodissociation of CaOH^+ for Regeneration of Ca^+ in Linear Paul Trap

线性 Paul 阱中 CaOH^ 的光解和 Ca^ 的再生

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics Vol.45No.2A
影响因子：
0
作者：
Ishiwata;S.;Shimamoto;Y.;Suzuki;M.;Sasaki;D.;Mari Sato;Jun Kano;Mari Sato;Shinya Tsukada;Jun Kano;Shinya Tsukada;Jun Kano;Mari Sato;Jun Kano;Shinpei Tanaka;田中晋平;K.Okada et al.;Kunihiro Okada et al.;Kunihiro Okada et al.
通讯作者：
Kunihiro Okada et al.

Space-Charge Shift in Motional Resonance of Ca^+ Induced by Simultaneously Trapped Molecular Ions in Linear Paul Trap

线性保罗陷阱中同时捕获的分子离子引起的 Ca^ 运动共振中的空间电荷转移

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics Vol.45No.2A
影响因子：
0
作者：
Ishiwata;S.;Shimamoto;Y.;Suzuki;M.;Sasaki;D.;Mari Sato;Jun Kano;Mari Sato;Shinya Tsukada;Jun Kano;Shinya Tsukada;Jun Kano;Mari Sato;Jun Kano;Shinpei Tanaka;田中晋平;K.Okada et al.;Kunihiro Okada et al.
通讯作者：
Kunihiro Okada et al.