2012 Fiscal Year Annual Research Report
革新的低速ＲＩビーム生成法による超重元素の直接質量測定
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24224008
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Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Research Institution | The Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
和田 道治 独立行政法人理化学研究所, 低速RIビーム生成装置開発チーム, チームリーダー (50240560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 幸司 独立行政法人理化学研究所, 超重元素分析装置チーム, チームリーダー (00332247)
加治 大哉 独立行政法人理化学研究所, 森田超重元素研究室, 仁科センター研究員 (00391912)
SCHURY P.H 筑波大学, 数理物質科学研究科(系), 講師 (30462724)
小浦 寛之 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (50391264)
羽場 宏光 独立行政法人理化学研究所, RI応用チーム, チームリーダー (60360624)
園田 哲 独立行政法人理化学研究所, 低速RIビーム生成装置開発チーム, 仁科センター研究員 (60525583)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 質量測定 / 超重元素 / イオンガイド / ガスセル / イオントラップ |
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| Research Abstract |
平成２４年度は、まず多重反射型飛行時間測定式質量分光器（MRTOF-MS）を既存の低速RIビーム生成装置(プロトタイプSLOWRI)において、オンラインでの質量測定を初めて実証した。もともとベリリウム同位体イオンのレーザーおよびマイクロ波分光に使用していたガスセル装置と引き出し装置に、捕集用テーパー型イオントラップ、冷却・バンチ化用フラットトラップを接続し、MRTOS-MSで短寿命Li同位体Li-8の質量測定試験を行った。
C-13ビームの入射核破砕反応で生成された多種の同位体はRIPS分離器で粗分離され、高周波イオンガイドガスセルによって数eVの低速Riビームに変換され四重極質量フィルタで分離されたLi-8イオンは、バンチ化、MRTOF中の飛行を100 Hzの繰り返しで測定された。MRTOF-MSは8 msの飛行時間で時間分解能330,000が得られ、これによってLi-8の質量を6.6x10-7の精度で決定できた。この解析過程において、質量校正法の重要な発見があった。一般に飛行時間測定式の質量分析器では、最低２種の参照イオンを測定しその内挿外挿によって未知のイオンの質量を決定する。しかし、MRTOF法では、飛行開始時間の不確実性に比べて総飛行時間が長いため、１種の参照イオンでその飛行時間の絶対値の比の平方根によって十分な確度で未知核の質量を決定できる。これは広範のしかも大きな質量を持つ超重元素の測定に大きく寄与する。
超重元素の参照用イオン生成のための、分子イオン源を静電スプレーイオン化法で生成する装置を開発した。
気体充填型反跳核分離器用のガスセルおよびビーム輸送路の設計とそれに必要な真空排気系の整備も行った。
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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
多重反射型飛行時間測定式質量分光器の開発、とりわけオンラインでの短寿命核の測定を実現できたことは大きな達成である。一方、気体充填型反跳核分離器側の整備は当初の計画より若干遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度はGARIS分離器に設置する小型ガスセルおよびそこから地下の測定室へのビーム輸送系の整備を行い、GARISからの何らかの短寿命原子核ビームを捕集・輸送・冷却してMRTOF質量分析器で質量測定の試験を実施することを目指す。
１）ガスセル装置は、冷凍可能なように２重の真空槽からなり、内部にはHeガスが100～200 mbar充填される。ここで入射したイオンが熱化され、高周波電場によってガスセル出口ノズルから真空中に引き出される。この高周波電場を生成する進行波型高周波カーペットは、初年度に製作し試験に入っている。
２）ガスセルから引き出された低速イオンビームはRFQデフレクタによって９０度下方に偏向され、直線型RFQによって低速ビームのまま地下に輸送しMRTOFのイオントラップに供給される。このデフレクタおよびRFQ輸送路を製作調整する。
３）ガスセル内にカリフォルニウム線源を置き、引き出されてからMRTOFまで輸送し、核分裂片核種の質量測定を行う。これによって系の全効率を正確に評価することができる。
４）GARIS装置で比較的高い強度で生成できる短寿命核で、質量未測定の196,198,200Po, 199At, 212,211,210,209Ra, の同位体を生成し、ガスセル、RFQ輸送路、前段トラップ、MRTOF装置の順に、段階的に効率を測定する。これらの測定は、それ自身、物理的に興味深いデータとなる。
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[Journal Article] An rf-carpet electrospray ion source to provide isobaric mass calibrants for trans-uranium elements2013
Author(s)
S. Naimi, S. Nakamura, Y. Ito, H. Mita, K. Okada, A. Ozawa, P. Schury, T. Sonoda, A. Takamine, M. Wada, H. Wollnik
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Journal Title
Int. J. Mass Spectrom.
Volume: 337
Pages: 24-28
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Development of a resonant laser ionization gas cell for high-energy, short-lived nuclei2013
Author(s)
T Sonoda, M Wada, H Tomita, C Sakamoto, T Takatsuka, T Furukawa, H Iimura, Y Ito, T Kubo, Y Matsuo, H Mita, S Naimi, S Nakamura, T Noto, P Schury, et al
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Journal Title
Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. B
Volume: 295
Pages: 1-10
DOI
Peer Reviewed
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