JP2005259476A - スピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法およびその装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気体状のアルカリ土類金属原子に所定の波長および円偏光または直線偏光のいずれか一方の偏光を備えたレーザー光を照射して、前記アルカリ土類金属原子を所定の準位に励起し、前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子に前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となる波長および円偏光または直線偏光のいずれか他方の偏光を備えたレーザー光を照射して、前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子を自動電離共鳴状態を介してイオン化し、スピン偏極電子とスピン偏極イオンとを同時発生する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、上記した本願発明者等によって証明された理論をさらに押し進め、ターゲットのダメージを回避することができるのは勿論のことであり、また、光ポンピングの手法を一切用いる必要が無く、スピン偏極イオンとスピン偏極電子とを極めて高い偏極度および高い収率で同時に発生することを実用的に可能としたものである。
また、本発明においては、光ポンピングを用いる必要がないので、アルカリ土類金属原子を自動電離共鳴状態を介してイオン化するレーザーとして、扱いが容易なパルスレーザーを用いることができる。
そして、本発明のうち請求項1に記載の発明は、気体状のアルカリ土類金属原子に所定の波長および円偏光または直線偏光のいずれか一方の偏光を備えたレーザー光を照射して、上記アルカリ土類金属原子を所定の準位に励起し、上記所定の準位に励起された上記アルカリ土類金属原子に上記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となる波長および円偏光または直線偏光のいずれか他方の偏光を備えたレーザー光を照射して、上記所定の準位に励起された上記アルカリ土類金属原子を自動電離共鳴状態を介してイオン化し、スピン偏極電子とスピン偏極イオンとを同時発生するようにしたものである。
T.Nakajima and P.Lambropoulos, Europhys.Lett 57, 25 (2002). T.Nakajima and N.Yonekura, J.Chem.Phys. 117, 2112 (2002).
図1には、本発明によるスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置(スピン高偏極イオン・電子線源)の実施の形態の一例を示すブロック構成説明図が表されている。
以上の構成において、以下の条件において行われた本願発明者による実験について詳細に説明することとする。
次に、図2に示す本発明によるスピン高偏極イオン・電子線源の作用を説明するための概念図ならびに図3に示す本発明によるスピン高偏極イオン・電子線源の作用を説明するためのエネルギー準位図を参照しながら、本願発明者による実験の手法ならびに実験の結果について説明する。
ここで、より高性能の偏極源を実現するためには、偏極度および収率を飛躍的に向上させることが必要である。しかしながら得られる偏極度および収率は、光イオン化に用いられる中間状態(束縛状態)および終状態(連続状態)のエネルギーを決めてしまえば変化させることができない。
なお、非特許文献2においては、イオン化断面積が小さかったために十分な収率を得るためには高強度の紫外(具体的には、波長308nmである。)レーザーを用いることを前提としていたため、ミラーや直線偏光素子などの光学部品のダメージが大きいという問題点も指摘されていた。
なお、上記した実施の形態は、以下の(1)乃至(6)に示すように変形することができるものである。
12 ストロンチウム(Sr)基板(Sr disk)
14 真空槽(Vacuum chamber)
14a 窓部
16 アブレーションレーザー(Ablation laser)
18 集光レンズ
20 励起レーザー(Pump laser)
22 イオン化レーザー(Ionization laser)
24 プローブレーザー(Probe laser)
26 モノクロメーター(monochromator)
28 光電子増倍管(PMT)
30 ボックスカー積分器(Box−car integrator)
32 遅延装置(delay)
Claims (6)
- 気体状のアルカリ土類金属原子に所定の波長および円偏光または直線偏光のいずれか一方の偏光を備えたレーザー光を照射して、前記アルカリ土類金属原子を所定の準位に励起し、
前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子に前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となる波長および円偏光または直線偏光のいずれか他方の偏光を備えたレーザー光を照射して、前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子を自動電離共鳴状態を介してイオン化し、スピン偏極電子とスピン偏極イオンとを同時発生する
ことを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法。 - 請求項1に記載のスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法において、
前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となる波長および円偏光または直線偏光のいずれか他方の偏光を備えたレーザー光は、波長可変レーザーから出射されたものであり、
前記波長可変レーザーから出射されるレーザー光の波長を可変することにより、前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となるレーザー光の波長を選択する
ことを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法。 - 請求項1または請求項2のいずれか1項に記載のスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法において、
前記アルカリ土類金属原子は、ストロンチウム原子であり、
前記アルカリ土類金属原子を所定の準位に励起するレーザー光は、波長が285nmのパルスレーザー光であり、
前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となるレーザー光は、波長が640nmのパルスレーザー光である
ことを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生方法。 - 気体状のアルカリ土類金属原子を収容した真空槽と、
前記真空槽内に収容された前記アルカリ土類金属原子を所定の準位に励起する所定の波長および円偏光または直線偏光のいずれか一方の偏光を備えたレーザー光を、前記アルカリ土類金属原子に対して照射する励起レーザーと、
前記励起レーザーにより前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子を自動電離共鳴状態とする波長および円偏光または直線偏光のいずれか他方の偏光を備えたレーザー光を、前記励起レーザーにより前記所定の準位に励起された前記アルカリ土類金属原子に対して照射するイオン化レーザーと
を有することを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置。 - 請求項4に記載のスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置において、
前記イオン化レーザーは、波長可変レーザーであり、
前記波長可変レーザーから出射されるレーザー光の波長を可変することにより、前記アルカリ土類金属原子が自動電離共鳴状態となるレーザー光の波長を選択する
ことを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置。 - 請求項4または請求項5のいずれか1項に記載のスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置において、
前記アルカリ土類金属原子は、ストロンチウム原子であり、
前記励起レーザーは、波長が285nmのパルスレーザー光を出射し、
前記イオン化レーザーは、波長が640nmのパルスレーザー光を出射する
ことを特徴とするスピン偏極電子およびスピン偏極イオンの同時発生装置。
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