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論文

Cross-sections for ion production in H$$^{+}$$+H$$_{2}$$ collisions calculated with the trajectory-surface-hopping method

市原 晃; 岩本 修; 横山 啓一

Atomic and Plasma-Material Interaction Data for Fusion, Vol. 9, p.193 - 235, 2001/00

H$$^{+}$$+H$$_{2}$$,H$$^{+}$$+D$$_{2}$$,D$$^{+}$$+H$$_{2}$$及びD$$^{+}$$+D$$_{2}$$衝突で生じるイオンの生成断面積を、重心衝突エネルギーが2.5から8.0eVの範囲内で計算した。計算手法は、非経験的分子軌道論に基づいて開発されたポテンシャル上でのtrajectory-surface-hopping法を採用した。反応分子H$$_{2}$$及びD$$_{2}$$の初期振動状態が各イオン生成に与える影響を調べるために、H$$_{2}$$については振動量子数をv=0-6,D$$_{2}$$についてはv=0-8の範囲で変化させて断面積を計算した。その結果、電荷交換によるH$$_{2}^{+}$$及びD$$_{2}^{+}$$イオンの生成は、vの上昇に伴って著しく増大することを見いだした。一方、解離や核の組み替えを伴うイオン生成のv依存性は、電荷交換反応と比較して非常に小さいことを確認した。また、反応分子の初期回転状態がイオン生成に与える影響を調べるために、H$$^{+}$$+D$$_{2}$$衝突において、各vに対して回転量子数をj=1,5,10に設定して断面積を計算した。その結果、回転励起状態jが電荷交換反応に与える効果は、振動励起状態vの効果と比べて二次的な大きさであることを確認した。さらに、各衝突過程からの2原子生成物に対する振動状態分布を計算し、表にまとめた。

論文

Cross sections for the reaction H$$^{+}$$+H$$_{2}$$(v=0-14)$$rightarrow$$H+H$$_{2}^{+}$$ at low collision energies

市原 晃; 岩本 修; Janev, R. K.*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 33(21), p.4747 - 4758, 2000/11

 被引用回数:58 パーセンタイル:89.78(Optics)

H$$^{+}$$+H$$_{2}$$(v=0-14)$$rightarrow$$H+H$$_{2}^{+}$$反応に対する断面積を、重心衝突エネルギーが2.5から20.0eVの範囲内で計算した。断面積は、H$$_{2}$$の初期振動量子数vが6までは非経験的分子軌道計算から得られたポテンシャル、vが7以上ではdiatomics-in-moleculesモデルポテンシャルを用い、trajectory-surface-hopping法により計算した。得られた断面積は、vが5まではvの増加に伴って急激に増大し、v=5,6でほぼ同じ大きさになる。そしてvが7よりも大きい場合は、断面積はvの増加に伴って減少していくことを見いだした。断面積のv依存性に関して、v$$leq$$5における断面積の増加をポテンシャルの形状特性から説明した。また、v$$geq$$6における断面積の減少は、解離反応の増加が原因となっていることを示した。さらに、得られた断面積から、反応速度係数を、プラズマ及びH$$_{2}$$温度(T,E)が0.1eV$$leq$$T,E$$leq$$5.0eVの範囲内で見積もった。

論文

Analytic cross sections for collisions of H$$^{+}$$, H$$_{2}^{+}$$, H$$_{3}^{+}$$, H, H$$_{2}$$ and H$$^{-}$$ with hydrogen molecules

多幡 達夫*; 白井 稔三

Atomic Data and Nuclear Data Tables, 76(1), p.1 - 25, 2000/09

 被引用回数:69 パーセンタイル:93.65(Physics, Atomic, Molecular & Chemical)

H$$_{2}$$とH$$^{+}$$, H$$_{2}^{+}$$, H$$_{3}^{+}$$, H, H$$_{2}$$及びH$$^{-}$$との衝突における断面積データの解析的表式が与えられている。用いたデータはPhelps[J. Chem. Phys. Ref. Data 19, 653 (1990)]の推奨値に加えて約100keVまでの衝突エネルギーでの測定値である。また、Phelps以降に測定された新しい反応過程のデータも含めた。ある程度データの内外挿を可能にするために、解析的表式としてGreen and McNeal [J. Geophys. Res. 76, 133 (1971)]の半経験的関数型及びそれらを変形したものを採用している。

論文

State-selected cross sections for ion production in the H$$^{+}$$+H$$_{2}$$ collisions

市原 晃; 岩本 修; 横山 啓一

Atomic Collision Research in Japan, No.25, p.28 - 29, 1999/11

ガスダイバータの開発上重要な、H$$^{+}$$と振動励起状態にあるH$$_{2}$$分子との衝突で生じるイオンの生成断面積を、理論的に計算した。計算手法はdiatomics-in-molecules (DIM) モデルポテンシャル上でのtrajectory-surface-hopping (TSH) 法を用い、重心衝突エネルギーが1.0から20.0eVの範囲内で断面積を計算した。そして計算結果から、H$$^{+}$$+H$$_{2}$$衝突においてH$$_{2}$$の初期振動状態の量子数vが0から5までは、vの上昇に伴って電荷交換反応によるH$$_{2}^{+}$$イオンの生成が急激に増加することを見いだした。また、v=8以上ではvの上昇とともに解離反応の増加が顕著になり、v=13以上では解離反応が主反応となることを確認した。

論文

Study on ion-molecule reactions in the H$$_{3+}$$ system with the trajectory-surface-hopping model

市原 晃; 白井 稔三; 横山 啓一

Journal of Chemical Physics, 105(5), p.1857 - 1861, 1996/08

 被引用回数:37 パーセンタイル:78.19(Chemistry, Physical)

非経験的分子軌道計算(ab initio full configuration interaction calculation with a [8s6p2d1f] Gaussian type basis set)で得られたH$$_{3+}$$の3次元ポテンシャル面上でtrajectory-surface-hopping法を用いることにより、D$$^{+}$$+H$$_{2}$$、D$$^{+}$$+D$$_{2}$$、及びH$$^{+}$$+D$$_{2}$$衝突で生じる電荷移動及び粒子組み替え反応の断面積を計算した。ポテンシャル面間の非断熱的電子遷移の確率は、Landau-Zener-Stuckelberg近似に基づいて評価した。その結果、衝突エネルギーが2.5eVから5.0eVの範囲では、計算結果は実験値と定量的に一致することが確認された。

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