２式(7.29)と(7.30)より
ln (I(t)
Ie
)
∝ −γ(t)L ∝exp(−t/T1). (7.31) が成り立つ。Ladder-type の時と同じように、基底状態の縦緩和 1/T1 もそれぞれの圧力での ln[ln(I/Ie)] vs time に対して直線フィットをすることで得られる。得られた２つの圧力定数を表 7.2に示している。ここで、1/πT1 の誤差はフィット関数と実験結果ln[ln(I/Ie)] vs timeとの残 差の標準偏差として解析された。
9.9±0.3 MHz/Torrを得たが、これは上の値と約３倍異なる。しかし、現在のところ、この違い の理由は分かっておらず、将来の研究課題として残っている。
第 8 章
本論文のまとめ
本論文では、CH3Fのν4振動バンドにおける緩和時間をコヒーレント分光（光学的FID、フォ トンエコー）、非線形分光（Lamb dip、時間分解２重共鳴）を用いて測定し、緩和過程の理解と 緩和時間測定手法の検証を行なった。Lamb dip スペクトルの圧力幅測定では、計８個のν4 振 動回転遷移の圧力幅定数を得た。これまでのν4 振動回転遷移の圧力幅データは高い回転量子数 だったが、本実験では低い回転量子数J,Kの圧力幅係数を得ることができ、圧力幅係数のJ,K 依存性を知るための貴重なデータを得ることができた。本圧力幅測定実験で測定されたrQ(7,4),
rQ(8,4)遷移の圧力幅定数は、他の圧力幅測定実験と3σの範囲内で一致していた。そして、得ら
れた圧力幅定数は他３つの実験との比較データとして活かされた。光学的 Free Induction Decay 実験では、計５つの遷移rR(0,0),rQ(1,0), rR(1,0), rR(1,1), pP(2,1) のFID 信号を観測し、解 析から均一横緩和時間を算出した。そして、rR(0,0)遷移の均一横緩和時定数の値は、Lamb dip 実験から得られた圧力幅定数とは異なっていた。過去の文献においてシュタルク効果が生じてい る時の衝突断面積がシュタルク効果がない時に比べて大きいことが予想されており、我々はこの 理論を参考にしてcollision induced reorienting transition 効果としてこの違いを説明し、シュ タルク効果がある時の緩和過程を理解した。過去のフォトンエコー研究では波長10 μm帯の フォトンエコーから得られた緩和時間が他の実験結果と合わない問題があった。そこで本研究で は異なる波長3 μm帯で初めてフォトンエコーを観測し、そして信号の圧力依存性から緩和時 間を得た。フォトンエコーとFIDから得られた圧力定数を比較し、結果は一致した。赤外-赤外 時間分解２重共鳴実験においては、ポンプとプローブ両方で赤外光を用いて時間分解２重共鳴信 号を観測し、信号の時間プロファイルに対してフィット解析を行ないν4 振動励起状態における 計４つの回転状態の縦緩和時間T1 を得た。また、基底状態の縦緩和時間も異なるエネルギー準
図8.1 ν4振動状態における圧力定数の回転量子数J依存性
位スキームで測定した。振動励起状態の縦緩和時間は本研究のLamb dip 実験と共通の準位で 測ったものもあり緩和過程を理解するためのデータとして活用された。
本博士論文で測定したすべての圧力定数と過去にA. G. Cartlidge and R. J. Butcherによっ て測定された圧力定数の回転量子数J, K依存性を図8.1, 8.2にまとめた。A. G. Cartlidge and R. J. Butcherの測定ではJ <5のデータはなかったために本博士論文で測定したJ = 0∼ 8 の データによって広い範囲でのJ依存性が得られた。J, K依存性の物理的意味を理解するためには 分子間衝突により移り得るすべての可能なエネルギー準位を考慮した理論研究（理論計算）が必 要になると予想され、その計算は非常に複雑になると予想される。今回はそのような理論研究の ベンチマークとなるような実験結果が得られたと考えられ、本博士論文がその足掛かりになるこ とを期待する。
図8.2 ν4振動状態における圧力定数の回転量子数K依存性
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