狭帯域パルスレーザーによる極微量核種高分解能共鳴イオン化分光・分析法の開発

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26420868
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 富田 英生 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20432239)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 共鳴イオン化 / レーザー / 原子・原子核物理

Outline of Annual Research Achievements

極微量核種の分光・分析に向けて、狭帯域・高繰り返し率注入同期チタンサファイアパルスレーザーを用いた高分解能共鳴イオン化分光法（Resonance Ionization Spectroscopy: RIS）の開発を進めている。３ヵ年計画の2年目である本年度の研究実績は以下のとおりである。
（１）高分解能RIS開発のためのレーザー光源の整備として、グレーティング型チタンサファイアレーザーを構築し、発振波長・時間・出力の基礎特性を評価した。発振時間は発振波長領域で最大50 ns、出力変化により最大600 ns変化するが、共振器内のポッケルセルにより最大2000 nsの発振時間の遅延が可能であることを示した。これにより、遅延時間と発振波長域・出力の関係を明らかにした。また、安定性を向上させた注入同期型チタンサファイアレーザーの構築を行った。
（２）グレーティング型チタンサファイアレーザーの基本波の広域にわたる波長可変性能と、共振器内での第二高調波発生による出力光の波長領域をもとに、Nbなどの高分解能RISに向けたイオン化スキームの候補を選定した。
（３）本研究にて構築した改良型の注入同期型チタンサファイアレーザーとグレーティング型チタンサファイアレーザーにより、Zrの高分解能共鳴イオン化を行い、超微細分裂、同位体シフトを分解可能であることを示した。また、アクチノイド核種およびプルトニウムなどの高分解能RISに向け、フィンランド・ユバスキュラ大学にてガスセル中プルトニウム同位体のレーザー共鳴イオン化に関する基礎実験を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

若干の遅れている部分と前倒しで実施している部分があり、概ね順調であると判断した。

Strategy for Future Research Activity

国内にてプルトニウムなどの放射性核種の共鳴イオン化を行うための許可を得ることは、法令上、容易ではない。このため、引き続き研究協力者のドイツ・マインツ大学Klaus Wendt教授やフィンランド・ユバスキュラ大学Iain Moore教授の協力を仰ぎつつ、放射性核種分析を実施する計画である。このような基礎実験により、高分解能RISの基本性能を明らかにする予定である。

Causes of Carryover

一部の光学系について、納入に時間がかかることが判明したため、繰越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成２７年度に購入予定であった光学部品を購入し、その他は当初計画通りに執行する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] マインツ大学(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: マインツ大学
• [Int'l Joint Research] ユバスキュラ大学(フィンランド)
  • Country Name: FINLAND
  • Counterpart Institution: ユバスキュラ大学
• [Journal Article] Development of High Resolution Resonance Ionization Mass Spectrometry for Neutron Dosimetry Technique with 93Nb(n,n’)93mNb Reaction (2016)
  • Author(s): Hideki Tomita, Takaaki Takatsuka, Takahide Takamatsu, Yoshitaka Adachi, Yujin Furuta, Takuma Noto, Tetsuo Iguchi, Volker Sonnenschein, Klaus Wendt, Chikara Ito, Shigetaka Maeda
  • Journal Title: EPJ Web of Conferences Volume: 106 Pages: 5002
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In-gas-cell laser ionization studies of plutonium isotopes at IGISOL (2016)
  • Author(s): I. Pohjalainen, , I.D. Moore, , T. Kron, S. Raeder, V. Sonnenschein, H. Tomita, N. Trautmann, A. Voss, K. Wendt
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B Volume: - Pages: accepted
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of High Resolution Resonance Ionization Spectroscopy on Titanium Using Injection-locked Ti:Sapphire Laser System (2015)
  • Author(s): Takahide TAKAMATSU, Hideki TOMITA, Yujin FURUTA, Takaaki TAKATSUKA, Yoshitaka ADACHI, Takuma NOTO, Volker SONNENSCHEIN, Tobias KRON, Klaus WENDT, Tetsuo IGUCHI, Tetsu SONODA, and Michiharu WADA
  • Journal Title: JPS Conference Proceedings Volume: 6 Pages: 030142
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of the Sequential Data Correction Method for Isotopic Ratio Analysis by Resonance Ionization Mass Spectrometry (2015)
  • Author(s): Takuma Noto, Hideki Tomita, Yujin Furuta, Takamatsu Takahide, Jun Kawarabayashi, Tetsuo Iguchi, Klaus Wendt
  • Journal Title: J. Nucl. Sci. Tech. Volume: 53 Pages: 289-294
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Production of spin polarization of atoms in superfluid helium using a pulsed Ti:Sapphire laser (2015)
  • Author(s): M. Hayasaka, T, Furukawa, H. Tomita, T. Takamatsu, K. Imamura, T. Fujita, T. Kobayashi, H. Uematsu, H. Ueno, Y. Matsuo
  • Journal Title: RIKEN Accelerator Progress Report Volume: 48 Pages: 223
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Recent developments of Ti:Sapphire laser system at Nagoya University for production of radioactive ions by resonance ionization (2016)
  • Author(s): Hideki Tomita, Takahide Takamatsu, Daiki Matsui, Volker Sonnenschein, Mikael Reponen, Atsushi Nakamura, Ryohei Ohtake, Kousuke Saito, Vincent Degner, Ryohei Terabayashi, Tetsu Sonoda, Michiharu Wada, Tetsuo Sakamoto, Pascal Naubereit, Klaus Wendt and Tetsuo Iguchi
  • Organizer: X International Workshop APPLICATION OF LASERS AND STORAGE DEVICES IN ATOMIC NUCLEI RESEARCH (Laser 2016)
  • Place of Presentation: Poznan, Poland
  • Year and Date: 2016-05-16 – 2016-05-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Application of Grating Ti:Sapphire Laser to Resonance Ionization Mass Spectrometry (2016)
  • Author(s): Vincent Degner, Takahide Takamatsu, D Matsui, Kousuke Saito, Atsushi Nakamura, Ryohei.Ootake, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Atsushi Yamazaki, Tetsuo Iguchi, Pascal Naubereit, Klaus Wendt, Tetsuo Sakamoto, Tetsu Sonoda, Michiharu Wada
  • Organizer: 日本原子力学会 2016年春の年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [Presentation] 理研RIビームファクトリー-SLOWRIにおける共鳴イオン化レーザーイオン源のためのTi:Sapphireレーザーシステムの開発 (2016)
  • Author(s): 富田 英生、高松 峻英、松井 大樹、Sonnenschein Volker1、Reponen Mikael、園田 哲、中村 敦、Wendt Klaus、和田 道治、井口 哲夫
  • Organizer: 日本原子力学会 2016年春の年会
  • Place of Presentation: 東北大学川内キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-26 – 2016-03-28
• [Presentation] パルスTi:Sレーザーによる超流動ヘリウム中原子のスピン偏極生成 (2016)
  • Author(s): 早坂美希，今村慧，富田英生，高松峻英，山口康広，藤田朋美，小林徹，植松晴子，古川武，上野秀樹，松尾由賀利
  • Organizer: 日本物理学会第71回年次大会
  • Place of Presentation: 東北学院大学 泉キャンパス
  • Year and Date: 2016-03-19 – 2016-03-22
• [Presentation] Design of a grating Ti:Sapphire laser with computer controlled wavelength tuning and intra-cavity second harmonic generation for resonant ionization (2016)
  • Author(s): Vincent Degner, Pascal Naubereit, Daiki Matsui, Takahide Takamatsu, Atsushi Nakamura, Kousuke Saito, Ryohei Otake, Volker Sonnenschein, Tomita Hideki, Tetsuo Iguchi, Klaus Wendt
  • Organizer: DPG-Tagungen 2016 - Deutsche Physikalische Gesellschaft
  • Place of Presentation: Hanover
  • Year and Date: 2016-02-29 – 2016-03-04
• [Presentation] Development of Resonance Ionization Mass Spectrometry for Radioactive Isotope Analysis based on Ti:Sapphire Laser System (2016)
  • Author(s): Atsushi Nakamura, Takahide Takamatsu, Ryohei Otake, Daiki Matsui, Kousuke Saito, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Tetsuo Iguchi and Klaus Wendt
  • Organizer: International Symposium on Radiation Detectors and Their Uses
  • Place of Presentation: High Energy Accelerator Research Organization
  • Year and Date: 2016-01-18 – 2016-01-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 共鳴イオン化のためのTi:Sapphireレーザー制御システムの開発 (2015)
  • Author(s): 松井大樹、高松峻英、齊藤洸介、Vincent Degner、中村敦、大嶽遼平、Volker Sonnenschein、 富田英生、山崎淳、井口哲夫、Pascal Neubereit、Klaus Wendt、坂本哲夫、園田 哲、和田道治
  • Organizer: 日本原子力学会中部支部第47回研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2015-12-09 – 2015-12-09
• [Presentation] 透過型グレーティング－チタンサファイアレーザーの共鳴イオン化分光への適用性評価 (2015)
  • Author(s): 齊藤 洸介、松井 大樹、 高松 峻英、 Vincent Degner、中村 敦、 大嶽 遼 平、フォルカ ゾネンシャイン、富田 英生、山崎 淳、井口 哲夫、クラウス ヴェント、坂本哲夫
  • Organizer: 日本原子力学会中部支部第47回研究発表会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2015-12-09 – 2015-12-09
• [Presentation] Recent developments of RIMS for trace analysis of radioisotopes (2015)
  • Author(s): Vincent Degner, Atsushi Nakamura, Ryohei Otake, Daiki Matsui, Takahide Takamatsu, Kousuke Saito, Volker Sonnenschein, Hideki Tomita, Atsushi Yamazaki, Tetsuo Iguchi, TetsuoSakamoto, Mikael Reponen, Tetsu Sonoda, Michiharu Wada and Klaus Wendt
  • Organizer: 第11回 放射線モニタリングに係る国際ワークショップ
  • Place of Presentation: 千代田テクノル 細田ホール
  • Year and Date: 2015-12-05 – 2015-12-06
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 共鳴イオン化に基づく微量分析のためのグレーティングTi:Sapphireレーザーの開発 (2015)
  • Author(s): 高松峻 英 ,松井大樹, 齋藤洸介, 富田英生, Volker Sonnenschein, 中村敦, 大嶽遼平, Klaus Wendt, 井口哲夫, 坂本哲夫
  • Organizer: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2015-09-13 – 2015-09-16
• [Presentation] 共鳴イオン化に基づく93Zr分析法の開発 (2015)
  • Author(s): 中村敦, 高松峻英, 富田英生, フォルカゾネンシャイン, 井口哲夫, クラウスヴェント
  • Organizer: 日本原子力学会 2015年秋の大会
  • Place of Presentation: 静岡大学静岡キャンパス
  • Year and Date: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [Presentation] Development of High Resolution Resonance Ionization Spectroscopy of short/long-lived radioisotopes (2015)
  • Author(s): T. Takamatsu, H. Tomita ,V. Sonennschein, A. Nakamura, D. Matsui, R. Ootake, K. Saito, K. Wendt ,T. Iguchi, T. Sonoda , and M. Wada
  • Organizer: The 8th Japan-Korea joint summer school on accelerator & beam science, nuclear data, radiation engineering and reactor physics
  • Place of Presentation: Ibaraki Quantum Beam Research Center
  • Year and Date: 2015-08-16 – 2015-08-21
• [Presentation] High-Resolution Resonance Ionization Spectroscopy using Injection Locked Ti:Sapphire Laser System for Investigation on Exotic Nuclei (2015)
  • Author(s): H. Tomita, T. Takamatsu, V. Sonnenschein, Y. Furuta, T. Noto, A. Nakamura, T. Takatsuka, Y. Adachi, T. Iguchi, T. Sonoda, M. Wada and K. Wendt
  • Organizer: The 7th International Conference on Laser Probing (LAP2015)
  • Place of Presentation: Michigan State University
  • Year and Date: 2015-07-07 – 2015-07-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Development of the parasitic production of low-energy RI-beam and gas-jet nuclear laser spectroscopy at RIKEN BigRIPS (2015)
  • Author(s): T. Sonoda, H. Iimura, I. Katayama, M. Reponen, M. Wada, N. Fukuda, N. Inabe, T. Kubo, K. Kusaka, H. Suzuki, H. Takeda, M. Wakasug, K. Yoshida, H. Tomita, F. Arai, S. Arai, Y. Ito, P. Schury, and K. Okada
  • Organizer: The 7th International Conference on Laser Probing (LAP2015)
  • Place of Presentation: Michigan State University
  • Year and Date: 2015-07-07 – 2015-07-10
  • Int'l Joint Research