2017 Fiscal Year Annual Research Report
化学状態により変化するＴｈ－２２９ｍの核壊変機構の解明
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16J06700
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
重河 優大 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | 内部転換電子分光測定 / Th-229m / U-233 / Ac-229 / 磁気ボトル型電子分光装置 / コインシデンス測定 / 阻止電場 / 原子核時計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Th-229mが脱励起する際に生じる内部転換電子を測定することによって，Th-229mの内部転換半減期と内部転換電子のエネルギーを測定し，Th-229mの励起エネルギーの直接的決定を試みた．
今年度前半は，オーストリア・ウィーン工科大学にて，U-233からTh-229mにα壊変する際に発生するα線と電子のコインシデンス測定を実施した，U-233電着線源をSi検出器上に作製し，α線をSi検出器，電子をMCP検出器によって測定した．α線検出時を基準として電子の検出時間の分布を測定することで，Th-229mの内部転換電子がα線の検出から遅れて検出されることを期待した．そして，U-233線源とMCP検出器の間に阻止電圧を印可し，内部転換電子のシグナルの阻止電圧依存性を測定することで，内部転換電子のエネルギーを求めようとした．U-233線源のU-233由来のα線をトリガーとして電子の検出時間分布を測定したところ，期待通り半減期7 μs程度の減衰成分が観測された．しかしながら，不純物に由来するU-232由来のα線をトリガーとした場合も同程度の半減期および強度の減衰成分が観測されたため，今回観測された減衰曲線はTh-229mの内部転換電子由来ではなく，α壊変のエネルギーによって生じた妨害電子であることが明らかになった．
上記問題の解決のため，Ac-229を用いたβ－線と電子のコインシデンス測定を新たに計画した．Ac-229は半減期が60分程度と短いため，加速器によって製造後すぐに精製分離し線源を作製する必要がある．今年度はAc-229の製造・精製テストを行った．
上記の実験では，内部転換電子を高効率かつ高分解能でエネルギー測定する必要がある．今年度はそれを実現するために阻止電場―磁気ボトル型電子分光器の製作を行い．U-235mを用いた電子分光測定のテストを開始した．
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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
結果的にTh-229mの内部転換電子を検出することはできなかったものの，U-233を用いたα線―電子同時計数測定の問題点を明らかにし，問題点を解決できると考えられるAc-229を用いたβ－線―電子同時計数測定実験を新たに考案した．そして，Ac-229を加速器によって製造・精製のテストを行うことができた．
また，阻止電場―磁気ボトル型電子分光装置の設計と必要な物品の購入を終え，実際に装置を作製し，U-235mを用いた測定のテストを開始することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，まず阻止電場―磁気ボトル型電子分光装置のテストを完了させる．そして，Ac-229を大阪大学核物理研究センターのサイクロトロンを用いて製造し，それを精製分離して線源を作製し，上記の電子分光装置でTh-229mの内部転換電子のエネルギー測定を試みる．最終的には0.1 eV程度の精度でTh-229mの励起エネルギーを決定したい．また，Ac-229を様々な化学状態に置いて測定することで，Th-229mの内部転換半減期が化学状態に応じてどのように変化するのかを調査する．
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