2015 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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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
和田 道治 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (50240560)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 幸司 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (00332247)
加治 大哉 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (00391912)
小浦 寛之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (50391264)
羽場 宏光 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, チームリーダー (60360624)
園田 哲 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 研究員 (60525583)
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| Project Period (FY) |
2012-05-31 – 2017-03-31
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| Keywords | 短寿命原子核 / 原子質量 / イオントラップ / MRTOF質量測定器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２７年度は、気体充填型反跳核分離器(GARIS-II)からの短寿命核を高周波イオンガイドガスセルで減速冷却し、イオントラップでバンチ化し、階下に配置した多重反射型飛行時間測定式質量測定器(MRTOF-MS)に輸送して質量を測定する実験を開始した。ArビームでTm, Ho標的を照射し生成したFr同位体、At同位体とその同重核を生成し、0.3 ppmの精度で質量を決定することができた。具体的には、201At, 201Po, 201BiをHo標的で、205Rn,205At, 205Po, 206Fr, 206Rn, 206AtをTm標的で同時に測定できた。MRTOF-MSの「スペクトログラフ」的特性のために、同時に異種粒子の質量測定を実施できる。一方、多重反射型のために周回数の不確実性の問題がある。これを回避するために、周回数を１変えて同じ測定を実行することが必要である。上記測定においては、一部の核種においては統計が足りず異なる周回数での確認がとれなかったものがあり、括弧付きで報告した。統計が足らなかった理由は、ガスセル装置が安定に動作せずにセル内でCsイオン源を炊いて不純物を除去しなければならなかったことによる。原因は実験時には解明できなかったが、次の実験時にヘリウムガス純化装置にリークがあったことが判明している。
高精度と高確度の質量測定を実現するための新しい質量校正法を開発した。これは試料イオンと参照イオンを一飛行ごとに交互に飛行させ、たとえ飛行時間のドリフトが生じても高確度と高精度を保つことができる機構である。さらに試料イオンと参照イオンのイオントラップを独立に持つことで、効率の損失も無しに校正ができる。この校正法について特許を申請している。
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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
同位体分離機とガスセル装置、質量測定器全てを動作させ、実際に短寿命原子核の質量測定を実施できたことは大きな成果となった。一方、ガスセルの安定動作に問題が発生し、効率と実測定時間に問題が発生したが、この問題は後日原因が明らかになり、改善することができた。さらにこれまで常温動作しか試験できていなかったガスセル装置をクライオ冷凍機で冷凍状態で高効率・高純度の低速RIビーム変換できることが確認できた。これらは、今後計画している超ウラン元素、しいては超重元素の精密質量測定の成功を約束するものである。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２８年度は、これまでに確認した気体充填型反跳核分離器、クライオジェニック高周波イオンガイドガスセル装置、多重反射型飛行時間測定式質量測定器の装置を駆使して、超ウラン元素（No, Lr）の多数の同位体の質量測定を実行する。さらに全効率の向上を実現して、超重元素（Rf)の質量測定を実行する計画である。これらの測定結果を用いて超ウラン元素領域の質量公式を改良し、超重元素領域の質量予言の確度をあげたい。それにもとづき、将来の安定の島（現在の超重元素からさらに遠くにより安定な原子核があると予言されている）への道筋およびその同定法を確立したい。
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