第 4 章 測定結果と考察 49
4.4 MOBCAL との比較
4.4.4 TM 法と PA 法の比較
前小節まででは TM 法で算出した移動度を用いて実験値と比較してきたが，ここで，
MOBCALにおいて最も単純な近似方法であるPA法で算出した移動度について考察してみ
る．図4.8に図4.7 にPA法で算出した移動度を加えた図を示す．これを見ると高温側では どちらの近似でも精度良く移動度を算出できていることが分かるが，低温に近づくにつれて PA法による近似が合わなくなっていることが分かる．つまり，低温側ではTM法による粒 子間の引力的な相互作用の近似が大きな役割を果たしていると考えられ，本研究において
MOBCALの計算結果が実験値と良い一致を見せたのは，TM法による粒子間ポテンシャル
の近似が，分子イオンの丸さをうまく再現できていたからであると思われる．
図4.5 N+2 の移動度の実験値とMOBCALでの計算値の比較
図4.6 CO+2 の移動度の実験値とMOBCALでの計算値の比較
図4.7 CS+2 の移動度の実験値とMOBCALでの計算値の比較
図4.8 TM法による計算結果とPA法による計算結果の比較
第 5 章
結論
極低温移動管を用いて，77 Kに冷却されたヘリウム気体中の N+2，CS+2 の移動度を測定 した．過去の測定で77 Kおよび4.3 Kに冷却されたN+2，CO+2 の移動度の測定がなされて いる．本研究におけるN+2 の移動度測定の結果を過去の測定結果と比較したところ，良い一 致を示しており，実験装置が正常であるということを確認できた．分子イオンのサイズによ る移動度の挙動の変化を調べるため，過去に測定されたCO+2 の移動度と本研究で測定した CS+2 の移動度の実効温度依存性を比較した．CS+2 の移動度はCO+2 の移動度より約20%小 さいという結果が得られた．また，CO+2，CS+2 の断面積を計算すると，断面積比は CO+2：
CS+2 = 1：1.2056596となった．イオン移動度の値は分子イオンの断面積に反比例すること
が知られており，実際に約20%断面積の大きいCS+2 の移動度が約20%小さくなった．
また，イオン移動度計算ソフトウェアMOBCAL を用いて，N+2，CO+2，CS+2 のイオン 移動度の実効温度依存性を計算し，実験値との比較を行った．それぞれのイオンに対する
MOBCALによる移動度の計算値は5%〜10%ほど実験値から増減しており，ピークの位置
は実験値より低温側に50〜300 Kほどシフトした．しかし，移動度の挙動は実験値の挙動を 良く再現できており，原子数の少ない分子イオンに対してもMOBCALの計算は有効である ということを示すことが出来た．さらに本研究ではCS+2 に対しては4.3 Kに冷却されたHe 気体中でのイオン移動度を測定することが出来ていないが，MOBCALの計算により，4.3 K
〜77 Kの温度帯におけるCS+2 のイオン移動度の実効温度依存性を再現した．多くのサイズ の大きい分子イオンと同じく，Teff →0 Kの極限でKpolより移動度が下がっていくという 特徴が見られた．今後は CS+2 の移動度を4.3 Kにおいて測定し，大きいサイズのイオンの 移動度がTeff →0 Kの極限でどのような挙動をするかを観察していく必要がある．
参考文献
[1] E. W. McDaniel, D. W. Martin, and W. S. Barnes. Rev. Sci. Instrum,33, 2, 1962.
[2] Y. Kaneko, L. R. Megill, and J. B. Hasted. J. Chem. Phys,45, 3741, 1966.
[3] Y. M. Ibrahim, Michael Meot-Ner (Mautner), Edreese H. Alshraeh, M. Samy El-Dhall, and Steve Scheiner. J. Am. Chem. Soc.,127, 7053, 2005.
[4] H. Tanuma, H. Fujimatsu, and N. Kobayashi. J. Chem. Phys,113, 1738, 2000.
[5] H. Tanuma. J. Mass Spectrom. Soc. Jpn,48, 160, 2000.
[6] H. Tanuma, M. Sakamoto, H. Fujimatsu, and N. Kobayashi. Rev. Sci. Instrum,71, 2019, 2000.
[7] A. S. Dickinson. J. Phys. B.,1, 387, 1968.
[8] A. S. Dickinson. J. Phys. B.,1, 395, 1968.
[9] A. S. Dickinson and M. S. Lee. J. Phys. B.,11, 377, 1978.
[10] T. M. Kojima, N. Saito, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Phys. Soc. Jpn.,61, 6, 1992.
[11] N. Saito, T. M. Kojima, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Chem. Phys.,100, 5726, 1994.
[12] G. H. Wannier. Bell Syst. Tech. J,32, 170, 1953.
[13] H. R. Skullerud. J. Phys. B: At. Mol. Phys,6, 728, 1973.
[14] P. Langevin, Ann. Chem. Phys.5, 245 1905.
[15] J-L. Le Garrec, S. Carles, T. Speck, J. B. A. Mitchell, B. R. Rowe, and E. E. Ferguson, Chem. Phys. Lett.372, 485 2003.
[16] C. Nicolas, C. Alcaraz, R. Thissen, J. Zabka, and O. Dutuit, Planet. Space. Sci.50, 877 2002.
[17] H. Tanuma, H. Hidaka, and N. Kobayashi, The Physics of Electronic and Atomic Colli-sions, American Institute of Physics,2000,pp.699-703.
[18] S. Gilb, P. Weis, F. Furche, R. Ahlrichs, and M. M. Kappes, J. Chem. Phys. 116, 4094 2002.
[19] F. Furche, R. Ahlrichs, P.Weis, C. Jacob, S. Gilb, T. Bierweiler, and M. M. Kappes, J.
Chem. Phys.117, 6982 2002.
[20] T.Wr ‘oblewski, E. Gazda, J. Mechli ´ nska-Drewko, and G. P. Karwasz, Int. J. Mass
Spectrometry.207, 97 2001.
[21] H. Tanuma, M. Sakamoto, and N. Kobayashi, Surf. Rev. Lett.3, 205 1996.
[22] J. Sanderson, H. Tanuma, N. Kobayashi, and Y. Kaneko, J. Chem. Phys.103, 7098 1995.
[23] T.Wr ‘oblewski, E. Gazda, J. Mechli ´ nska-Drewko, and G. P. Karwasz, Int. J. Mass Spectrometry.207, 97 2001.
[24] H. Tanuma, M. Sakamoto, and N. Kobayashi, Surf. Rev. Lett.3, 205 1996.
[25] H. Tanuma, J. Sanderson, and N. Kobayashi, J. Phys. Soc. Jpn.68, 2570 1999.
[26] J. Yamazoe. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2011.
[27] M. Hananoe. Master thesis, The University of Electro-Communications, 2004.
[28] K. Ohtsuki, M. Hananoe, and M. Matsuzawa. Phys. Rev. Lett,95, 213201, 2005.
[29] R. Isawa. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2013.
[30] T. Takaishi and Y. Sensui. Trans Faraday Soc,59, 2503, 1963.
[31] J. Sanderson, H. Tanuma, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Chem. Phys,103, 7098, 1995.
[32] J. Sanderson, H. Tanuma, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys, 26, L465, 1993.
[33] J. Sanderson, H. Tanuma, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys, 27, L433, 1994.
[34] S. Matoba. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2004.
[35] S. Matoba. Doctor thesis, Tokyo Metropolitan University, 2008.
[36] N. Saito, T. M. Kojima, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Chem. Phys.,100, 5726, 1994.
[37] H. Hidaka, S. Jinno, H. Tanuma, and N. Kobayashi. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys, 36, 1515, 2003.
[38] K. Mori. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2016.
[39] T. Yamazaki. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2017.
[40] H. Helm. Chem. Phys. Lett,36, 97, 1975.
[41] H. Helm. J. Phys. B,9, 2931, 1976.
[42] B. K. Bluhm, S. W. North, and D. H. Russell. J. Chem. Phys,114, 1709, 2001.
[43] T. Jinno. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2002.
[44] H. Tanuma. private communication.
[45] T. M. Kojima, N Kobayashi and Y. Kaneko, Z. Phys. D.22, 645 1992.
[46] H. Tanuma, M. Sakamoto and N. Kobayashi, Surf. Rev. Lett.3205 1996.
[47] H. Tanuma, J. Sanderson and N. Kobayashi, J. Phys. Soc. Japan. 68 2570 1999.
[48] H. Hidaka. Master thesis, Tokyo Metropolitan University, 2002.
[49] T. Koizumi, K. Okuno, N. Kobayashi, and Y. Kaneko. J. Phys. Soc. Jpn.,51, 2650, 1982.
[50] T. Koizumi. J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys,25, L335, 1992.