レーザーを用いた光化学反応の研究手法について





レーザ分子分光法を用いれば、分子の反応、光解離などがどの様な過程をえて起こるか詳しく調べることができます。これらを反応ダイナミクスといいます。

この反応ダイナミクスを研究する方法としては、次の様な物があります。

・レーザ誘起蛍光法(LIF)
分解レーザ光により発生した分子のフラグメントにプローブレーザー光を当て光を吸収させ、その時に出す蛍光をフォトマルで測定する。レーザー光の波長を変化させることにより、分子の持つ内部エネルギーや光解離のthresholdなどがわかる。

・ドップラー分光法
LIFの発展型。高分解能のレーザを用いてドップラー効果によって起こる分子の光吸収波長の変化を利用して、分子の並進速度や遷移モーメントの方向が調べられる。

・共鳴多光子吸収法(REMPI)
LIFと違い、光を測定するのではなく、多光子光吸収によって生成するイオンを飛行時間分解型質量分析器(TOF-MASS)で分離しセラトロン、MCPで測定する方法をMPI法と言うが、特にプローブ光の波長を可変にして、共鳴波長の時に測定感度が数千倍になることを利用して分子の状態を測定できる。目的としてはLIFと同じ。

・イメージング分光法
ドップラー分光では、一回の測定で1方向に進むフラグメントのみしか測定できないが、イメージング分光法ではREMPIを利用して生成したフラグメントイオンを電場でMCPにたたきつけその画像を三次元の状態に戻して断面図を調べる。分子の解離方向と、分子の速度が一度に測定できる優れた分光法。測定データが二次元グラフィックで描かれ鮮やかなことが特長。

・コヒーレント分光法
今までの分光法は光の波長を利用した分子のダイナミクス研究がメインだったが、光のコヒーレント性を利用した位相操作による分子解離のダイナミクス研究はコヒーレント分光法と呼ばれる。ガスセルの圧力などを利用して、光の位相にずれを生じさせて、位相のマッチングの違いで起こるフラグメンテーションの違いをTOF-MASSなどで測定する。

・キャビティ・リングダウン法(CRD)
非常に光路長の長い過渡吸収法の一つ。レーザ光を入射したキャビティ内に存在する分子が、吸収により光強度の減少を起こす事を利用して、ほとんど100%の反射鏡から漏れ出てくる光をフォトマルで測定し、その時間変化を調べる。非常に吸収係数の小さい分子に特に有効。

・ゼロ運動エネルギー光電子分光法(ZEKE)
分子はイオン化エネルギーに等しい光子エネルギーを吸収すると、運動エネルギーをほとんど持たない電子を放出してイオン化する。遅延時間をおき、エクストラクターでチャンネルトロン、MCPに引き込み電子を検出する。

・イオンコインシデンス法
光吸収によりイオン化され、発生した電子、又は娘イオンが検出器に入ったのをT=0として次に入ってくるイオン飛行時間を測定すると、電子とイオン(イオンとイオン)の相関のある信号だけが積算の際に強調されることを利用した測定法。二価イオンのクーロン爆発や光解離の分岐率が正確に測定できる。



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