波長可変半導体レーザーを用いた共鳴アプレーションによる中性子線量評価法の開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09308014
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 井口 哲夫 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60134483)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 高橋 浩之 東京大学, 工学系研究科, 助教授 (70216753) ; 瓜谷 章 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (10213521) ; 榎田 洋一 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (40168795) ; 河原林 順 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (80283414) ; 長谷川 修一 東京大学, 工学系研究科, 講師 (90262047)
• Keywords: 共鳴イオン化 / レーザーアブレーション / 同位体分析 / 波長可変半導体レーザー / 核変換生成物 / 中性子線量評価

Research Abstract

本研究は、波長可変半導体レーザーと共鳴レーザーアブレーション(RLA)現象を用いて工学的応用に適した共鳴イオン化質量分析システムを構築するための知見を得るとともに、その有力な原子力分野への応用として、新しい中性子線量評価技術への適用性を検討するものである。
これまで波長可変半導体レーザー、基準実験用の波長可変色素レーザー及び四重極質量分析系からなる基礎実験システムを設計・試作し、主として、RLAに関する基本性能の実験的検証と実験結果に基づくRLA現象の理論モデルを構築した。そこで、最終年度である今年度は、これらの成果をもとに、
1.試作システムのイオン検出部の改良(パルス計数方式の)検討を行い、高感度化を図った。また、イオン引き抜き効率に関して、希ガス試料を用いた基礎実験とともに、イオン輸送のシミュレーション計算により、電極構造等の最適化を検討した。
2.色素レーザーベースの既設装置等を用い、RLAの基礎実験データ、特にこれまで実施していないAl,Si等の低放射化材試料に対する系統的な比較対照用データを収集した。
3.昨年度構築したRLA過程の理論モデルについて、上記実験結果との比較検討を行い、液体モデルや空間電荷効果の取り扱いに改良を加えた結果、予測精度の向上と広範な試料元素への適用性を確認した。また、この結果をもとに、RLA分析に基づく中性子線量評価への具体的な適用手順と限界を明らかにした。
以上、本研究の基礎及びソフトウェア的な研究目標はほぼ達成されたと言えるが、応用上重要なハードウェア的研究目標のうち、波長可変半導体レーザーの第2高調波発生に基づくRLAシステムの構築について、メーカー側からレーザーダイオードの供給を絶たれたこともあって、未だ満足のいく実験結果が得られておらず、課題の明確化とシステム設計提案に留まる予定である。

Research Products

• [Publications] K.Watanabe: "Modeling of Vaporization Processes of Resonant Laser Ablation"Proc. 5th Int. Conf. on Laser Ablation (COLA99), July 19-23, 1999, Goettingen, Germany (to be Published in Appl. Phys.A). (発行予定). (2000)
• [Publications] 荻田利幸: "共鳴イオン化質量分析法を用いた破損燃料検出システムの開発"放射線. 25・2. 89-93 (1999)