付着物の分析

本検出器で用いている有機ガス（イソブタン、エチレン、イソプレン）を材料と して化学反応により生成される可能性のある有機物は、クロロホルムに溶けると 期待される。そのことから、付着物が有機物なのか無機物なのか判別することが できる。２４時間運転後の陰極をクロロホルム中で30 分間の超音波洗浄を行っ たところ、陰極表面の付着物はクロロホルムに溶けることが分かった。溶融した 有機物は約８ｍｇであった。しかし、洗浄後の表面には洗浄しても溶けない微量 の物質が残っていることが視認できた。これはクロロホルムに溶けないことから 無機物であろう。この無機物は、有機物と陰極（アルミ）との酸化などの反応に より作られたか、放電により陰極が酸化した可能性が考えられる。

付着物の有機成分を核磁気共鳴分析を行った（筑波大学分析センター）。図 6.4は、その結果である。図の（１ ）と（２ ）のピークは、$CH_2$ 、$CH_3$ であることが推定され、ピーク周辺のなだらかな分布は飽和炭化水素 と見られるとの見解が得られた。このことから付着物の有機成分は、$CH_2$ 、 $CH_3$によって生成されたポリマーと考えられる。有機ガスの中で、エチレンと イソプレンは二重結合を持つために化学反応を起こしやすく、放電によってエチ レンとイソプレンの二重結合が壊れ、それらの再結合によってポリマーが生成さ れたと考えられる。

図 6.4: 筑波大学分析センターで行った付着物の核磁気共鳴分析。

付着物の電子なだれ発展プロセスへの影響を調べるために、有機物成分の紫外光 吸収を調べた（図6.5）。キセノンランプでからの光を分光器に より特定の波長領域の光を選別し、物質中での吸収を比較することが出来る。エ タノール50ccに付着物8mgを溶かしたサンプルでの吸収とエタノールのサンプル を比較することによって測定が行われた。使用した分光器の下限である200 nm から230 nm の紫外光で吸収が起こることがわかった。

本機で使用した混合ガスの光吸収を図6.6に示す。陰極材料のアル ミニウムの仕事関数を図中に示すが、クエンチャーとしての混合ガスの吸収領域 とアルミニウムの仕事関数にギャップが存在し、その領域に丁度付着物の吸収領 域がほぼ一致している様子がわかる。従って、付着物は微量でありながら、放電 成長において大きな影響を示したものと推測される。

図 6.5: 電極付着物の紫外光吸収（筑波大学分析センター）。

図 6.6: 本機で使用した混合ガスの光吸収。