2014 Fiscal Year Research-status Report
113番元素の第一イオン化エネルギー決定に向けた新しい測定手法の開発
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26390119
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 哲也 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (40370382)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | イオン化エネルギー / アクチノイド / ローレンシウム / 表面電離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ローレンシウムの第一イオン化エネルギーを導出するために、表面電離過程における第一イオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係を応用する。表面電離過程を記述するSaha-Langmuir式において重要なパラメータとなるイオン源温度をオンラインでモニタするため、実験に用いるオンライン質量分離器(ISOL)にミラーシステムを組み込んだところ、継続してイオン源条件が変化せず、一定条件でイオン化実験することが可能になった。
表面電離イオン源におけるイオン化過程において、酸素などの影響を除くため、電離に関わる金属表面にタンタルを採用した。本イオン源を用いて、核反応によって生成する種々の短寿命ランタノイド同位体(Sm-143, Eu-142,143, Lu-168)などを用いて、イオン化実験を行ったところ、第一イオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係を得ることに成功した。このとき、従来型のイオン源で生成が確認されるテルビウム酸化物イオンが、大幅に抑制されていることを確かめた。
同一の実験条件下で、カリフォルニウム249とホウ素ビームの核融合反応によって生成するローレンシウム同位体(Lr-256)のイオン化を行ったところ、30%ないし40%のイオン化効率が得られた。ランタノイド同位体を用いて得られたイオン化エネルギー-イオン化効率の相関関係を利用して、ローレンシウムのイオン化エネルギーを計算したところ、4.96 eVと導出することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
今年度の当初計画の通り、ローレンシウムの第一イオン化エネルギー測定に初めて成功した。当初懸念した吸着などによるイオン化過程への影響は、イオン源加熱のための電源の配置などを工夫することで、イオン源全体を均一に加熱したところ、回避できた。
本研究で得たローレンシウムの第一イオン化エネルギーの測定結果をNatureに投稿し、受理された。
また、次年度に予定しているノーベリウムのイオン化テストを行い、予備的な結果を得ることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン化エネルギー-イオン化効率の相関関係を利用する本手法を用いて、102番元素ノーベリウムの第一イオン化エネルギーを決定する。対象とするノーベリウム同位体No-255は、キュリウム248と炭素13との反応で生成する。ノーベリウムについて予想されている第一イオン化エネルギーは6.6 eV周辺であるため、今年度取得したイオン化エネルギー-イオン化効率の相関関係の適用範囲をさらに広げるため、イオン化エネルギーの大きい、クロム同位体などを利用する。
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| Causes of Carryover |
ローレンシウムのイオン化エネルギー決定に成功したことから、速やかな成果発表を優先させるため、ローレンシウムの揮発性に関する研究計画を次年度に延期した。そのため、当該実験装置構築のための設備備品費（計70万円）および消耗品費を次年度に繰り越すこととした。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ローレンシウムの揮発性に関する研究計画はH27年度に行う。検討を進めた結果、イオン源技術を応用することで、より詳細な情報が得られる可能性が出てきたため、H27年度上半期にオフライン試験の後、下半期に、加速器で生成する短寿命希土類同位体を用いた模擬実験およびローレンシウムを用いた本実験を行う予定である。
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