2016 Fiscal Year Annual Research Report
トリウム229アイソマー極低エネルギー準位の決定とその特異性の究明
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15H03661
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
吉村 浩司 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 教授 (50272464)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉見 彰洋 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 准教授 (40333314)
笹尾 登 岡山大学, 異分野基礎科学研究所, 特任教授 (10115850)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 実験核物理 / トリウム / アイソマー / 放射光X線 / 核共鳴散乱 / 高時間分解能X線測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はトリウム229の核共鳴散乱の観測に必要な高時間分解能X線観測システムの開発を行い、実際の実験環境において性能評価を行なった。
1) 高時間分解能X線観測システムの開発：0.2 ns程度と極めて短い半減期を持つトリウム229の核共鳴散乱観測には、50 psの高い時間分解能を持ち、かつバックグランドが極めて少ない測定器が必要となる。６個の高速なアバランシュフォトダイオード（APD）をアレイ状に配置し、その信号の時間とエネルギーを高速に読み出す電子回路を開発した。APDについては２種類の径（1mm, 0.5 mm)のものをテストをし、時間分解能、バックグランドの観点から、0.5mmの径のものを採用した。放射光施設において性能試験行い、50 ps, の時間分解能が得られてており、ビーム起因のバックグランドについても、核共鳴散乱測定に影響のないレベルであることが確認した。
2) Hg-201の核共鳴散乱の観測、および寿命の測定：高時間分解能X線観測システムの性能評価として、 Hg-201の核共鳴散乱の観測を行い、その寿命を測定した。標的には、5mgの硫化水銀（Hg-201を13%含有）をペレット状に加工したものを用いた。26.3keVの核共鳴散乱の観測に成功し、指数関数的に減少する時間分布から約0.6 nsのHg-201の半減期を精度よく求めた。
3) 標的試料の改良とX線集光システムの性能評価：トリウム標的試料の密封方法を改良し、ベリリウムを使用したことにより、X線の散乱を減少させ、バックグランドを劇的に減少させることに成功した。また、キャピラリーによるX線集光システムのテストも行い、Ｘ線が約100umのスポットに集光できていることを確認した。今後標的試料を小径化することにより、現行の10倍以上の感度での観測が可能であることが確かめられた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
高速X線測定システムの開発については、順調に進展している。APDをアレイ状に配置したプロトタイプは目標の性能を達成し、基礎開発を終了した。そのデータを元に、メーカーと共同で実機のAPDアレイセンサーの製作を行なっている。X線集光システムについては、目標としている性能が得られていることが確認できている。標的については、密封方法を改良することによりで物質量を減らし、バックグランドを減らすことに成功したが、従来用いて来た沈殿濾過法では0.5 mm 以下の小径の標的を作ることは困難であることが判明し、電着法に切り替えて開発を行なっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度はこれまで得られた成果を元に、研究目的を達成すべく以下のような手順で研究を推進していく。
1) 高時間分解能X線観測システムの改良：メーカーと共同開発した９chAPDアレイシステムをテストし、その性能評価を行う。
2)小径標的の製作：電着法によりスポットサイズを0.3 mm程度に集積した標的を開発し、X線集光システム、標的とセンサー間のジオメトリの最適化により、反応確率を10倍以上に増加させる。
3) トリウム229回転励起準位核共鳴散乱の観測：以上の改良を施したのち、放射光X線によるビームテストを行い、トリウム229回転励起準位の核共鳴散乱を観測し、その性質を精密に測定する。
4) アイソマー準位の脱励起真空紫外光の観測：核共鳴散乱によりトリウム229アイソマー準位への遷移を確認したのち、脱励起の真空紫外光を測定する。
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