5−1 液体窒素トラップの効果
本実験には、高真空を清浄な状態で実現する目的で、油拡散ホ．ンプを使用する ときの欠点となる真空槽への油の混入を防ぐため、常時、液体窒素トラップをか けておいた。光源に波長633nmのHe−Neレーザーを用い、液体窒素トラップをかけて 作った試料とそうでない試料の励起角を測定し比較した。トラップをかけない試 料の励起角は「全反射減衰法による表面励起子の研究」 （片山茂樹、1993）中の 値を用いた。：Fig．5，1に比較図を示す。両者には明らかな違いが見られ、トラッ プをかけた試料の方が励起角炉小さく観測された。真空糟内に油が侵入し試料に 付着していわゆる多層膜のような状態を作っていたものと考えられる。そして、
複雑に関係して誘電率を変化させ、表面プラズモンの励起角に影響を与えていた 可能性が高い。
5−2 励起波数の膜厚依存
5−2−1 633．Onmの場合
表面プラズモンの励起波tw kxは測定された励起角と to
k．． ＝ n一 ＝sine
X 一P c
（5． 1）
で、関係付けられる。ここで、nはプリズムの屈折率＝L515、ωは入射レーザー p
の振動数：＝298×1015Rz、 cは真空中の光速度＝3．◎×108 m／sである。（5．1）にし たがって励起波．数を求めると、表5−1のようになる。
（a）
1． 05E＋07
一lili ． 04E＋07
＞
as1 ． 03E＋07
1． 02E＋07
㍑脚と｝へ叫F瞠．印」〜P5Fr歯嗣」岬めコ俳ρらμρ ゴF絶UF儲u甘蝋「嗣鳳Tb 騨ρヌ似JF， 「醐 邦蝉i置耐［ ・圏1叫 凱 T「， 」「
… R
真
鷲
ミ
ヨ
籠
o 100
200 3eo 400
膜厚（A）
500 600
〈b）
1． 08E＋07
1．06E＋07 亀
蝋1．04E＋07
as1．02E．07
1． OOE一＋一〇7
留噛りA℃
◆蒸着直後
蛯≠?狽??24h
μ闘捌ドπκκ71μ…κ駅博
after 48h
葺
ヨ
一
輿1
§
§
0 100 200 300 400 500 600
@ 膜厚（A）
Fig．5．2膜厚と実測値より算出した励起波数の関係（633． Onmの場合）
（a）蒸着直後の励起波数の膜厚依存性 （b）励起波数の膜厚依存
実験で得られた曲線をcurve fitさせ、膜厚と励起波数の関係を示す方程式を 求めた。解析の手法には、最少二乗を求める簡単なモジュールを作製し、Exce1 の機能の一つである solver 用いて、最適解を算出する方法をとった。 solver
とは、自分の意図する最適解を求める機能で幅広い算術計算に応用できる。
本実験では、フィッティングさせる方程式をkx＝A＋Bexp（C・d）とおいて、三 つの係数A，B， Cを算出した。蒸着直後の励起波数のフィットの結果を表5−2に 記し、Fig．5．3でグラフ化した。
フィットの結果、求められた方程式は
k． ＝ 1．024 ×10 ＋1536×106 exp（一2．005×108・d） （5． 2）
となった。
また、薄膜の表面は劣化や酸化膜の形成などが起こり非常に不安定であり、表 面の性質は常に変化していると考えられる。しかし、本実験においては、蒸着後 二週間程度経った試料において励起角が大きく観測されたが、蒸着後0時間、24 時間、48時間後に測定した励起角の時間変化はエラーバーの示すとおり、誤差の 範囲にとどまり、励起角変化に規則性は見られない。そこで、それぞれの面恥に おける励起波数を時間変化なしとみなし、上記と同等の手法を用いて、平均励起
角においてカ・・一一・・ブフィットさせた。その結果を表5−3、Fig．5．4に示す。
フィットの結果、
k．（633，0） ＝1．023×107 ＋i．885×106 exp（一1，864×108・d） （s． 3）
を得た。
表5−2 蒸着直後の励起波数のフィッテ4ング
こ＝つのか
十 十 一 十
差の二乗和8．61E＋08
1． 05E＋07
：ミ1．・04E・07
黙
as 1． 03E＋07
ユ．02E＋07
◆蒸着直後 calculated
o 100 200 mag30pA） 一400
枷亡劃
Fig．5．3膜厚と励起波数のcurve fit
表5−3実験値より算出した励起波数
平均 10271272．1818469．70106差の二乗和 O． 179819021
743405270． 5
十 十 十
◎励起波数
@calculated 1
1
1．06E＋07
@1．05E＋07 痰ｱ4，04E＋07
d欝・3研・7
@1．02E＋07
@1．01E＋07
丁
0 100 200 300 400 500 600
@ 膜厚（A）
Fig．5．4 膜厚と励起波数のcurve fit
5−2一一2 669．9nmの場合
表5−4は波長669．9nmのレーザーを入射したデータについて、上記He−Neレ ーザーを入射した時と同様に式（5．1）にしたがって励起波数を求めた結果である。
：Fig．5．5は表5−4をグラフ化したもので、横軸に膜厚（A）、縦軸には励起波
数：（／m）をとってある。
表5−4 波長699．9nmの場合の励起波数
ノ
Y
86
一 ｝
｝
0
9 61390 3053
03
また、表5−5、Fig．5，6は、蒸着直後の励起波数と膜厚の関係式を算出した結果
である。
フィティングの結果、入射波長669．9nmのレーザーを使用した際の膜厚と励起 波数の関係を表わす方程式は
k． ＝＝ 9522×106 ＋7．301×106 exp（一一6900×107・d） （5． 4）
表5−6、：Fig．5，7は蒸着直後、24時間後、48時間後の平均励起波数で、関係式 を算出した結果である。次の方程式を得た。
k．（66g，g） ＝ 9．510×106 ＋7．299 × 105 expt−7．04gxlo8 ・d） （s． s）
（a）
9． 90E＋06
＆t．80E＋06
囑．70E．06
9． 60E＋06
糊……脚…e 「＾櫛鰍蝋欄 … …馴囎剛 ，嘱A可騨1切1rぴ瓢いw1硯 r居曜n牌1臥賦・脚1曜．W 、ヴ酊@ 1燗L剛W1臣ひ脚、ぴn胃桝R罪圏、『隷噛■「陣Fr岬P陶叩1仏「圏L 朝牌τ脚inLいし「駆脚1血瓢圏Ψ1F脚W胸 wrL軌囎鱒げ馬、 鞭㈱卿眠鵬脚働＾ ｨ
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