定量分光診断のための原子番号依存性を利用した高電離重金属イオンの原子データの整備

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K03914
• Research Institution: National Institutes for Quantum Science and Technology
• Principal Investigator: 仲野 友英 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 那珂研究所 先進プラズマ研究部, 上席研究員 (50354593)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: タングステン / ナトリウム様イオン / マグネシウム様イオン / 電離断面積 / 再結合断面積 / 二電子性再結合

Outline of Annual Research Achievements

理論計算によるハフニウム，タンタル，タングステン，白金，および金の高電離イオン（束縛電子数12個のイオン=以降マグネシウム様イオンと呼ぶ＝，および束縛電子数11個のイオン＝以降ナトリウム様イオンと呼ぶ＝）の3s-3pスペクトル線の発光強度を原子構造計算プログラムで計算した．これらの元素のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンの3s-3pスペクトル線の発光強度の比は電子衝突エネルギーが100 eVから10000 eV の範囲ではほぼ一定値をとり，さらにハフニウム，タンタル，タングステン，白金，および金と原子番号（それぞれ72,73,74,78および79）が大きくなるに従って，これらのスペクトル線の発光強度の比は0.62から0.57へと順に小さくなることが示された．
この結果は，これまでに実績のあるタングステンだけでなくハフニウム，タンタル，白金，および金のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンのスペクトル線の発光強度の比の測定値から，電子衝突エネルギーに依らず，これらのイオンの密度の比を直ちに導出でき，理論計算値と比較可能であることを意味する．
この結果を受けて，ハフニウム，タンタル，白金，および金のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンの密度比を計算するため，タングステンに対する計算スクリプトを拡張した．そしてこの計算スクリプトを用いてハフニウム，タンタル，白金，および金の二電子性再結合断面積および多段階電離断面積などの原子データの計算を開始した．ただし，計算には非常に時間がかかることとに加えて，結果の検証も必要である．現状，試行錯誤により計算を効率よく進める方法を模索している．

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

ハフニウム，タンタル，タングステン，白金，および金のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンの3s-3pスペクトル線の発光強度の比の電子衝突エネルギーに対する依存性を原子構造計算プログラムで計算し，予想通りの計算結果が得られ研究の見通しが得られた．しかしながら，ハフニウム，タンタル，タングステン，白金，および金のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンの密度比を計算するために必要となる二電子性再結合断面積および多段階電離断面積などの原子データの計算に着手したものの，計算には非常に時間がかかり，計算結果が得られていない状況である．また，本事業開始前には想定されていなかったほどまで本務の業務量が増加したため，計算結果の検証が十分に行えていない状態である．よって，進捗は遅れていると評価した．

Strategy for Future Research Activity

2022年度には本研究の中核となる二電子性再結合断面積および多段階電離断面積などの原子データの計算に着手した．2023年度には原子番号に沿って，ハフニウム，タンタル，タングステン，白金，および金のマグネシウム様イオンおよびナトリウム様イオンの密度比の計算結果を得ることを目標とする．
ただし，計算時間が莫大であること，及び本務の業務量の増大のため，これまでほどに十分にエフォートを割り当てて計算結果を検証することが難しいことが想定される．このような状況下で本研究を遂行するために，計算機で計算を進めている間に本務を行い，あらかじめ決めた時間に計算結果を検証するなど，時間のやりくりを工夫しつつ本研究を推進させる．

Causes of Carryover

コロナ禍のため学会発表を差し控えたことによって確保していた旅費か執行されていない.これにより未使用額が生じた.今年度以降には国外・国内学会発表を積極的に行うように検討する.