共同研究報告書
| 研究区分 | 一般研究 |
|
研究課題 |
星間分子の生成・進化に関連した極低温氷表面でのイオン化学反応 |
| 新規・継続の別 | 継続（平成18年度から） |
| 研究代表者／所属 | 理化学研究所 基幹研究所 |
| 研究代表者／職名 | 先任研究員 |
| 研究代表者／氏名 | 小島隆夫 |
| 研究分担者／氏名／所属／職名 | |||
|
氏 名
|
所 属
|
職 名
|
|
|
1 |
渡部直樹 | 北大低温研 | |
| 研究目的 | 宇宙空間に浮遊する極低温氷星間塵上での化学反応は，星間空間における分子の生成・進化の鍵を握っている．そうした化学反応の素過程を研究すべく，極低温氷表面を用いた実験が低温研・雪氷惑星グループ他，世界のいくつかの研究機関で行われてきたが，イオンを含む氷表面反応素過程に関する実験は，その重要性にもかかわらず，まだほとんど行われていない．本研究課題は，雪氷惑星グループのもつ優れた氷表面実験技術に理化学研究所のイオンビーム制御技術を加え，当該グループの研究をイオンを含む反応素過程へと発展させ，天文学的・化学的に重要な反応素過程の詳細を明らかにしていくことを目的としている． |
| 研究内容・成果 | これまで種々のテスト実験で微弱ながら氷表面イオン分子反応による生成物と思われる赤外線ピークを観測したが，前年度までの試験結果から，より効率的で統計のよい測定を行うためにはイオン強度を増強する必要があることがわかってきた．そこで本年度はイオン強度増強のための改良をいくつか行った． ◎大強度イオン源への変更◎ 本研究の実験装置では，主真空槽へのガス流入を防ぐための2段階の作動排気過程と減速過程とによるイオン強度の減衰が著しく，本研究の初期に製作した標準的なスペックの分子イオン源では結果的にイオン強度が十分ではなかった．大強度イオン源への交換が望ましいが，予算上の制約もあるため，雪氷惑星グループが所有していた表面スパッタリング用の大強度イオン銃を本研究用に改造して用いることにし，別途試験用の真空槽を組んで性能テストを行った．図1に使用したイオン銃を示す. このイオン銃は本来は希ガスイオン用で，質量選別せずに全イオンをそのまま標的に当てるためのものだが，親ガスに化合物を用い，本実験に使用している既存の質量選別器（ウィーンフィルター）を用いて分子イオンビームを取り出した場合でも，以前の20倍程度のイオン強度を得ることができた．今後イオン銃〜ウィーンフィルター間の距離などイオン光学系のパラメーターを最適化し，下に述べる減速光学系の最適化を行えば，従前に比べてイオン強度がひと桁以上改善し，統計のよい本格測定への道が開けるものと考えている． ◎イオン減速光学系の改良設計・製作◎ イオン源の交換に伴い，前年度後半に試作したイオン減速光学系（以下「減速レンズ系」）についても改めて様々な条件下でのシミュレーション計算を行い，減速集束効果の最適パラメーターを求めるとともに，必要に応じて改良を行った．図2にその概念設計とシミュレーションの結果の例を示す．減速レンズ系は主真空槽内の標的試料の直前に設置されるが，イオン源からのガス流入を防ぐため，内径を絞ってガス流入のコンダクタンスを小さくし，2桁以上の差圧を維持できるような構造になっている．図3はイオン源質量選別器側に取り付けた減速レンズ系の写真．イオン源質量選別系と主真空槽を連結させることにより，標的試料の直前に減速レンズ系が配置される． |
| 成果となる論文・学会発表等 | |