2018 Fiscal Year Annual Research Report
GARIS直結型超高速ガスクロマトグラフ装置の開発と新元素ニホニウムの化学
Project/Area Number |
17H01081
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Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
Principal Investigator |
羽場 宏光 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, チームリーダー (60360624)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加治 大哉 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 技師 (00391912)
小森 有希子 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 特別研究員 (50726370)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 超重元素 / 重イオン線形加速器 / 気体充填型反跳核分離装置 / 気相化学分離装置 / 単一原子化学 / 相対論効果 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究では,Am-243 + Ca-48 → Mc-288 + 3n反応でまずMc-288(半減期:164 ms)を合成し,これが直ちにα壊変して生成するNh-284(半減期:0.91 s)をニホニウムの化学実験に利用する予定である.2018年度は,Am-243を模擬し,Gd-nat(nat: 天然同位体組成)を用いて分子電着法によりGd-natをチタン箔(厚さ:3 μm)に電着する技術を開発した.電着セルの形状,溶媒組成,印加電圧,電着液温度,電着時間などの多数のパラメーターを最適化し,一回の電着で90%以上の高い収率で大面積(3.85 cm2)に標的を作製する技術を確立した.この標的16個を直径300 mmの円盤上に配置し,大強度重イオンビーム照射用回転標的とした.これにより,従来の約3倍の大強度ビーム照射が可能となった.また,希少なAm-243原料を米国オークリッジ国立研究所から100 mg調達し,理研ラジオアイソトープ実験棟内に高放射性Am-243を安全に取り扱うためのグローブボックスシステムを整備した. 昨年度開発した理研気体充填型反跳核分離装置GARIS IIの飛行時間測定器とSi半導体検出器で構成される放射線検出器系について,La-nat + V-51,Tb-159 + V-51,Pb-208 + V-51反応で生成する同位体を用いて行いて性能試験を行った. 超重元素の気相化学分析装置として,高周波カーペットガスセルと高周波多重極ビームガイドから構成される超重元素イオン収集システムの開発を進めた.本システムにより,超重元素の合成から化学装置までの壊変ロスを最小限に抑え,Nh-284の収量を飛躍的に増大する計画である.また,このイオン収集システムに結合する低温ガスクロマトグラフ装置の開発を進め,2018年度は特にSi半導体検出器,前置増幅器と低温冷却機構の設計・製作を行った.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
理研重イオン線形加速器の増強工事が当初の予定よりも遅れているため.また,米国からの放射性物質の輸入が遅れたため.
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Strategy for Future Research Activity |
2019年度は,前年度に継続して超重元素イオン高速収集システムと低温ガスクロマトグラフ装置の開発を進める.ガスクロマトグラフカラムは32対のSi半導体検出器で構成し,末端を液体窒素で冷却し,室温から液体窒素温度まで温度勾配をかける.本研究で対象とするNh,CnならびにFlは,強い相対論効果の影響で電子構造が閉殻構造となり,化学的不活性を示すことが予測されている.カラム内に入った超重元素単体は,カラム固定相と吸脱着相互作用を繰り返しながらアルゴン担体ガスとともにカラム内を進む.単体原子が吸着し,α壊変または自発核分裂壊変した検出器の位置から元素固有の収率分布を取得する.この収率分布をモンテカルロシミュレーションし,超重元素の固定相に対する吸着エントロピーを導出する. 超重元素イオン高速収集システムと低温ガスクロマトグラフ装置の開発は,長寿命のTh-228やAc-227線源から反跳生成する壊変生成物を用いて行う.2020年度以降のNh,CnならびにFlの化学実験に向けて,これら元素の軽い同族元素の化学的性質や相対論的量子化学計算の予測などを参考とし,各装置の多数のパラメーター(ガス圧,ガス流量,カラム温度など)を最適化する. さらに2019年度は,回転式Am-243標的を作製し,Am-243 + Ca-48 → Mc-288 + 3n,Mc-228 → Nh-284反応を用いてNh-284の製造を行う.
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Research Products
(63 results)
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[Journal Article] The study of rhenium pentacarbonyl complexes using single-atom chemistry in gas phase2019
Author(s)
Y. Wang, S. Cao, J. Zhang, F. Fan, J. Yang, H. Haba, Y. Komori, T. Yokokita, K. Morimoto, D. Kaji, Y. J. Wittwer, R. Eichler, A. Tuerler, and Z. Qin
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Journal Title
Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: 21
Pages: 7147-7154
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] New mass anchor points for neutron-deficient heavy nuclei from direct mass measurements of radium and actinium isotopes2018
Author(s)
M. Rosenbusch, Y. Ito, P. Schury, M. Wada, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, S. Kimura, H. Koura, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morita, I. Murray, T. Niwase, A. Ozawa, M. Reponen, A. Takamine, T. Tanaka, and H. Wollnik
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Journal Title
Physical Review C
Volume: 97
Pages: 064306-064306
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] First Direct Mass Measurements of Nuclides around Z = 100 with a Multireflection Time-of-Flight Mass Spectrograph2018
Author(s)
Y. Ito, P. Schury, M. Wada, F. Arai, H. Haba, Y. Hirayama, S. Ishizawa, D. Kaji, S. Kimura, H. Koura, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, K. Morita, M. Mukai, I. Murray, T. Niwase, K. Okada, A. Ozawa, M. Rosenbusch, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, H. Wollnik, and S. Yamaki
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 120
Pages: 152501-152501
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Atomic masses of intermediate-mass neutron-deficient nuclei with relative uncertainty down to 35-ppb via multireflection time-of-flight mass spectrograph2018
Author(s)
S. Kimura, Y. Ito, D. Kaji, P. Schury, M. Wada, H. Haba, T. Hashimoto, Y. Hirayama, M. MacCormicke, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, M. Mukai, I. Murray, A. Ozawa, M. Rosenbusch, H. Schatz, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, and H. Wollnik
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Journal Title
International Journal of Mass Spectrometry
Volume: 430
Pages: 134-142
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Online chemical adsorption studies of Hg, Tl, and Pb on SiO2 and Au surfaces in preparation for chemical investigations on Cn, Nh, and Fl at TASCA2018
Author(s)
L. Lens, A. Yakushev, C. E. Duellmann, M. Asai, J. Ballof, M. Block, H. M. David, J. Despotopulos, A. D. Nitto, K. Eberhardt, J. Even, M. Goetz, S. Goetz, H. Haba, L. Harkness-Brennan, F. P. Hessberger, R. D. Herzberg, J. Hoffmann, A. Huebner, E. Jaeger, D. Judson, J. Khuyagbaatar, B. Kindler, Y. Komori et al.
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Journal Title
Radiochimica Acta
Volume: 106
Pages: 949-962
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Determination of fusion barrier distributions from quasielastic scattering cross sections towards superheavy nuclei synthesis2018
Author(s)
T. Tanaka, Y. Narikiyo, K. Morita, K. Fujita, D. Kaji, K. Morimoto, S. Yamaki, Y. Wakabayashi, K. Tanaka, M. Takeyama, A. Yoneda, H. Haba, Y. Komori, S. Yanou, B. JP. Gall, Z. Asfari, H. Faure, H. Hasebe, M. Huang, J. Kanaya, M. Murakami, A. Yoshida, T. Yamaguchi, F. Tokanai, T. Yoshida, S. Yamamoto, Y. Yamano et al.
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 5
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Direct mass measurement of a T1/2 = 10 ms nucleus with a relative precision of 10-7 level2018
Author(s)
M. Wada, Y. Ito, P. Schury, S. Kimura, M. Rosenbusch, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, S. Ishizawa, A. Niwase, H. Miyatake, X. Y. Watanabe, H. Hirayama, J. Y. Moon, A. Takamine, T. Tanaka, K. Morita, and H. Wollnik
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 9
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Atomic masses of intermediate-mass neutron-deficient nuclei with sub-ppm precision via multireflection time-of-flight mass spectrograph2018
Author(s)
S. Kimura, Y. Ito, D. Kaji, P. Schury, M. Wada, H. Haba, T. Hashimoto, Y. Hirayama, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, M. Mukai, I. Murray, A. Ozawa, M. Rosenbusch, H. Schatz, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, and H. Wollnik
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 69
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Decay measurement of 283Cn produced in the 238U(48Ca,3n) reaction using GARIS-II2018
Author(s)
D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, Y. Wakabayashi, M. Takeyama, S. Yamaki, Y. Komori, S. Yanou, S. Goto, and K. Morita
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 70
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] A study of additional uncertainties from fit boundaries using a new code for multi-reflection time-of-flight data2018
Author(s)
M. Rosenbusch, Y. Ito, P. Schury, M. Wada, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, S. Kimura, H. Koura, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morita, I. Murray, T. Niwase, A. Ozawa, M. Reponen, A. Takamine, T. Tanaka, and H. Wollnik
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 103
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Development of α-ToF detector for correlation measurement of atomic masses and decay properties of superheavy nuclides2018
Author(s)
T. Niwase, M. Wada, P. Schury, Y. Ito, M. Rosenbusch, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, S. Ishizawa, K. Morita, and H. Wollnik
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 157
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Improved wide bandwidth mass analysis with MRTOF-MS2018
Author(s)
P. Schury, M. Wada, M. Rosenbusch, Y. Ito, H. Haba, Y. Hirayama, D. Kaji, S. Kimura, H. Koura, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, K. Morita, A. Ozawa, M. Rosenbusch, M. Reponen, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, and H. Wollnik
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 170
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Solid-liquid extraction of Mo and W by Aliquat 336 from HCl solutions toward extraction chromatography experiments of Sg2018
Author(s)
Y. Komori, T. Yokokita, Y. Kasamatsu, H. Haba, A. Toyoshima, K. Toyomura, K. Nakamura, J. Kaneya, M. Huang, Y. Kudou, N. Takahashi, and A. Shinohara
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 215
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Reversed-phase chromatography for element 105, Db with Aliquat 336 resin from 2.7 M and 27 M HF solutions2018
Author(s)
D. Sato, M. Murakami, S. Goto, K. Ooe, R. Motoyama, K. Shirai, R. Yamada, S. Tsuchiya, T. Moriyama, H. Haba, Y. Komori, S. Yano, A. Toyoshima, A. Mitsukai, K. Tsukada, H. Kikunaga, and H. Kudo
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 216
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Solvent extraction of Rf in the Aliquat 336/HCl system using flow-type extraction apparatus2018
Author(s)
N. Kondo, Y. Kasamatsu, H. Haba, M. Nagase, Y. Yasuda, Y. Shigekawa, H. Ninomiya, E. Watanabe, A. Kanda, K. Ouchi, Y. Kuboki, Y. Komori, S. Yano, N. Sato, T. Yokokita, and A. Shinohara
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Journal Title
RIKEN Accelerator Progress Report
Volume: 51
Pages: 217
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] 超重元素識別のためのデータ解析手法の開発2019
Author(s)
村上郁斗, 平川貴啓, 内藤夏樹, 坂口聡志, 藤田訓裕, 郷慎太郎, 足立智, 田中聖臣, 田中泰貴, 庭瀬暁隆, 森本幸司, 羽場宏光, 加治大哉, 馬場秀忠, Pierre Brionnet, 木村創大, 酒井英行, 森田浩介
Organizer
日本物理学会第74回年次大会(2019年), 2019年3月14-17日, 福岡市
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[Presentation] Rfの硫酸錯体研究に向けたバッチ型固液抽出装置によるZr 及びHf の陰イオン交換2019
Author(s)
横北卓也, 笠松良崇, 小森有希子, 渡邉瑛介, ゴーシュコースタブ, 王洋, 森大輝, 篠原厚, 羽場宏光
Organizer
日本化学会第99春季年会2019, 2019年3月16-19日, 神戸市
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[Presentation] Direct mass measurements of heavy/superheavy nuclei with an MRTOF-MS coupled with the GARIS-II2018
Author(s)
Y. Ito, P. Schury, M. Wada, F. Arai, H. Haba, Y. Hirayama, S. Ishizawa, D. Kaji, S. Kimura, H. Koura, M. MacCormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, K. Morita, M. Mukai, I. Murray, T. Niwase, K. Okada, A. Ozawa, M. Rosenbusch, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, H. Wollnik, and S. Yamaki
Organizer
The International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS) 2018, September 16-21, 2018, Geneva, Switzerland
Int'l Joint Research
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[Presentation] Advances and future plans for nuclear mass measurements at RIKEN2018
Author(s)
M. Rosenbusch, Y. Ito, M. Wada, P. Schury, F. Arai, H. Haba, Y. Hirayama, S. Ishizawa, D. Kaji, S. Kimura, H. Koura, M. Maccormick, H. Miyatake, J. Y. Moon, K. Morimoto, K. Morita, M. Mukai, I. Murray, T. Niwase, K. Okada, A. Ozawa, A. Takamine, T. Tanaka, Y. X. Watanabe, H. Wollnik, and S. Yamaki
Organizer
The International Conference on Electromagnetic Isotope Separators and Related Topics (EMIS) 2018, September 16-21, 2018, Geneva, Switzerland
Int'l Joint Research
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[Presentation] Fusion Dynamics for Hot Fusion Reactions revealed in Quasielastic Fusion Barrier Distributions2018
Author(s)
T. Tanaka, K. Morita, K. Morimoto, D. Kaji, H. Haba, R. A. Boll, N. T. Brewer, S. Van Cleve, D. J. Dean, S. Ishizawa, Y. Ito, Y. Komori, K. Nishio, T. Niwase, B. C. Rasco, J. B. Roberto, K. P. Rykaczewski, H. Sakai, D. W. Stracener, and K. Hagino
Organizer
13th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions, December 4-8, 2018, Omiya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] Measuremet of fusion barrier distribution in 51V+208Pb system2018
Author(s)
T. Niwase, K. Fujita, Y. Yamano, K. Watanabe, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, T. Hirano, S. Mitsuoka, and K. Morita
Organizer
13th International Conference on Nucleus-Nucleus Collisions, December 4-8, 2018, Omiya, Japan
Int'l Joint Research
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[Presentation] MRTOF-MS用のα-ToF検出器の性能評価2018
Author(s)
庭瀬暁隆, 和田道治, P. Schury, 伊藤由太, 加治大哉, M. Rosenbusch, 木村創大, 森本幸司, 羽場宏光, 石澤倫, 森田浩介, 宮武宇也, H. Wollnik
Organizer
2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会, 2018年9月18-20日, 京都市
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[Presentation] Rfの塩酸系での溶媒抽出挙動の有機溶媒依存性2018
Author(s)
近藤成美, 笠松良崇, 永瀬将浩, 安田勇輝, 重河優大, 大内昴輝, 神田晃充, 二宮秀美, 渡邊瑛介, 羽場宏光, 久保木祐生, 小森有希子, 横北卓也, 矢納慎也, 佐藤望, 篠原 厚
Organizer
2018日本放射化学会年会・第62回放射化学討論会, 2018年9月18-20日, 京都市
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[Book] 元素検定22018
Author(s)
桜井 弘,根矢三郎,寺嶋孝仁,笹森貴裕,羽場宏光
Total Pages
264
Publisher
化学同人
ISBN
9784759819687