電気通信大学 大学院情報理工学研究科 基盤理工学専攻 山北研究室
ペニング電子分光によるナノ粒子の表面電子の研究
励起されたヘリウム原子を分子にぶつけると、電子がとび出してきます。電子のスピードから表面電子と分子構造がわかります。アミノ酸や分子集合体はどんな形でしょうか？Wikipedia英語版では、私たちの装置（論文）が世界標準として紹介されています。
イオン化によって放出される電子の運動エネルギーを測定する電子分光は、原子や分子の電子エネルギー準位に関する情報を与えます。イオン化源のうち連続的なものには、HeIのような原子共鳴線や電子線のほか、高繰り返しのパルスを含めると、超短パルスレーザー、シンクロトロン放射光、パルス電子線があり、さらには希ガスの準安定励起原子線などがあります。
これらのイオン化源によって放出される電子のエネルギーを分析する際の感度は、電子の捕集効率とエネルギー分析を行う効率に依存しています。私たちは、磁気ボトル効果というものを用いて、連続的に放出される電子の捕集効率を1000倍程度に高め、高感度かつ簡便にエネルギー分析できる装置を開発しました。強磁場と弱磁場を組み合わせた不均一磁場では、磁気ボトル効果が生じ、全立体角方向に放出された電子を捕集することができます。
これまでに報告されている多くの利用法は、電子の飛行時間測定を組み合わせたもので、連続イオン化源に用いることはできませんでした。私たちの装置は、磁気ボトル効果に阻止電場を組み合わせた分析器で[1]、ファンデルワールスクラスターなどの分子線中の微量化学種の電子分光を行うことに威力を発揮します。これは、1980年にTurnerらがHeI紫外光電子分光で用いた方法と同一の原理に基づいていますが[2]、世界ではじめて交差分子線の条件で磁気ボトル効果を用いて電子分光を行った例であり、今後の広範な利用が期待されます[3]。
謝辞
本研究課題は、文部科学省、日本学術振興会の研究助成を受けました。
文献
[1] P. Kruit and F. H. Read, J. Phys. E 16, 313 (1983).
[2] G. Beamson, H. Q. Porter, and D. W. Turner, J. Phys. E 13, 64 (1980).
[3] Y. Yamakita, H. Tanaka, R. Maruyama, H. Yamakado, F. Misaizu, and K. Ohno, Rev. Sci. Instrum. 71, 3042 (2000).
