ガス充填型スペクトログラフの建設と加速器質量分析への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07558278
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 羽鳥 聡 東京大学, 原子力研究総合センター, 助手 (20222218)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉川 英樹 動力炉, 核燃料開発事業団・東海事業所環境開発部, 副主任研究員 ; 小林 紘一 東京大学, 原子力研究総合センター, 助教授 (70108637)
• Keywords: ガス充填型スペクトログラフ / 加速器質量分析 / 特性X線検出

Research Abstract

加速器質量分析法は、基本的に、質量(比電荷)分析法であるために、なんらかの方法をもって、原子番号の違う同重体の分離を行わなければならない。その方法として、気体中での平衡電荷の原子番号依存性に注目して、ガス充填型スペクトログラフを製作した。
スペクトログラフ建設にあたり、気体中における、重イオンと気体分子との衝突過程を考慮し、荷電状態の変化、エネルギー損失によるエネルギー変化、衝突によるビームの拡がり等をシミュレートし、重イオンの軌道解析をおこなった。この軌道解析により、分析するための、必要磁場強度、均一磁場の必要範囲が、決定され、スペクトログラフの設計・建設を行うことができた。
スペクトログラフの空間的同重体分離性を補完・向上させるために適当な標的に重イオンを衝突させることにより、発生する重イオンの特性X線検出を用いることを本研究において提案しているが、スペクトログラフ建設に並行して、検出すべき重イオン(^<36>Cl,^<53>Mn,^<59>Ni,^<60>Fe)と同重体(それぞれ対応して、^<36>S,^<53>Cr,^<59>Co,^<60>Ni)との、特性X線検出による分離の有効性をテストした。
これらの安定同位元素を用いた特性X線検出実験では、最適X線収量(すなわち、最適検出効率)を与えるのは、分析すべき重イオンと原子番号が近い標的を選び、重イオンのエネルギーとしては、標的核との相対速度が光速の約5%程度(入射粒子のK殻電子の速度程度)になるように選ぶときであることが、経験的に得られた。