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レーザを利用した同位体レベルでの単一原子分析装置の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17360455
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 原子力学
研究機関東京大学

研究代表者

長谷川 秀一  東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (90262047)

研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
10,440千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 540千円)
2007年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2006年度: 3,900千円 (直接経費: 3,900千円)
2005年度: 4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
キーワード同位体 / イオントラップ / レーザ / 同位体分析
研究概要

レーザアブレーションにより発生するCaイオンを線形四重極型のイオントラップにより捕獲し,基底状態4^2S_<1/2>から励起状態4^2P_<1/2>への遷移に共鴫する波長397mmとリポンプのための866nmのレーザ光を照射することによりレーザ冷却を行った.さらに3波長(397,866,850nm)のレーザ光を用いて量子跳躍実験を行うことで,蛍光を通して単一カルシウムイオンの観測に成功した。これを利用して捕獲イオン数を明らかにするとともに,真空度とバックグランドガスとの衝突によるイオン捕獲寿命との関係を明らかにした.さらにトラップ電極に印加するrf電圧振幅およびDC電圧を調整することにより任意の同位体のみをトラップし,それを光学的な手法により確認することに成功した.
この結果から,トラップポテンシャルを用いて質量分解を行い,さらにレーザにより元素/同位体分解が可能であることが示された.これにより質量分析では避けることができない同重体干渉を,レーザ冷却法と組み合わせることで,単一イオンレベルで解決できることが実験的に明らかにするごとができた.同位体レベルでの単一イオン計測を達成することができ,基礎技術の確立ができたと言える.また必要となる要素技術も明らかとなった.さらに同位体比の測定に必要となる知見も得られつつあることから,我々の提案しているイオントラップ・レーザ冷却法を用いた極微量同位体分析の実現可能性を大きく押し広げるものである.

報告書

(4件)
  • 2007 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2008 2007 2006 2005

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (28件)

  • [雑誌論文] Observation of single Ca+ ions for trace isotope analysis2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, et. al.
    • 雑誌名

      Spectrochimica acta part B 63

      ページ: 645-652

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Observation of single Ca^+ ions for trace isotope analysis"2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 雑誌名

      Spectrochimica acta part B63 645-652

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Observation of single Ca+ions for trace isotope analysis2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, et. al.
    • 雑誌名

      Spectrochimica acta part B (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Ion Trap Technique for Rare Isotope Measurement2006

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa, et. al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology 43

      ページ: 300-304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trapping Laser Ablated Ca+ Ions in Linear Paul Trap2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, et. al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45

      ページ: 7108-7113

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Development of Ion Trap Technique for Rare Isotope Measurement"2006

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hasegawa, Leo Matsuoka, Yu Fukushima, Hiroyuki Osaki, Yoshinori Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology, 43 300-304

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] "Trapping Laser Ablated Ca^+Ions in Linear Paul Trap"2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hashimoto, Leo Matsuoka, Hiroyuki Osaki, Yu Fukushima, Shuichi Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics, 45 7108-7113

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Development of Ion Technique for Rare Isotope Measurement2006

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hasegawa, et al.
    • 雑誌名

      Journal of Nuclear Science and Technology 43

      ページ: 300-300

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Trapping Laser Ablated Ca^+ Inos in Linear Paul Trap2006

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Hashimoto, et al.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 45

      ページ: 7208-7208

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [学会発表] レーザ冷却とイオントラップを用いた極微量同位体分析装置の開発2008

    • 著者名/発表者名
      長谷川 秀一
    • 学会等名
      第10回AMSシンポジウム
    • 発表場所
      東大
    • 年月日
      2008-03-08
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] レーザ冷却とイオントラップを用いた極微量同位体分析装置の開発2008

    • 著者名/発表者名
      長谷川秀一
    • 学会等名
      第10回AMSシンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] イオントラップ・レーザ冷却法を用いたCa+イオンの同位体選別2008

    • 著者名/発表者名
      橋本資教
    • 学会等名
      第6回同位体科学研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書 2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 原子吸収波長を用いた外部共振器半導体レーザの相対波長安定化2008

    • 著者名/発表者名
      南野圭一
    • 学会等名
      第55回応用物理関係連合講演会
    • 発表場所
      船橋
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Isotope selective trapping with linear Paultrap"2008

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hasegawa
    • 学会等名
      Modern Applications of Trapped Ions
    • 発表場所
      (Hot Topic) Les Houches, France
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Development of ultra trace isotope mass spectrometer with ion trap and laser cooling techniques"2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      56th meeting of mass spectrometer (oral presentation in a symposium)
    • 発表場所
      Tsukuba
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Development of ultra trace isotope mass analyzer with ion trap and laser cooling techniques"2008

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa
    • 学会等名
      10th symposium of AMS (special talk)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Isotope selection of Ca ions using ion trap and laser cooling techniques"2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      6th meeting of isotope science (oral presentation)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "relative wavelength stabilization of ECDL using atomic absorptions"2008

    • 著者名/発表者名
      K. Minamino, S. Hasegawa.
    • 学会等名
      55th spring meeting of applied physics (oral presentation)
    • 発表場所
      Funabashi
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Laser cooling of trapped ions for trace analysis2007

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa
    • 学会等名
      LAP2006 International Conference on Laser Probing
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Separation of Laser-Cooled Ca+ Ions in a Linear Paul Trap for Ultra Trace Analysis2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto
    • 学会等名
      International symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 極微量同位体分析に向けた単一イオン観測2007

    • 著者名/発表者名
      橋本資教
    • 学会等名
      原子分子光科学第4回討論会
    • 発表場所
      電気通信大学
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] 微量同位体分析に向けた単一イオン観測2007

    • 著者名/発表者名
      橋本資教
    • 学会等名
      第5回同位体科学研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Laser cooling of trapped ions for trace analysis"2007

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa, L. Matsuoka, Y. Hashimoto, D. Nagamoto
    • 学会等名
      LAP2006 International Conference on Laser Probing (oral presentation)
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Separation of Laser-Cooled Ca+ Ions in a Linear Paul Trap for Ultra Trace Analysis"2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      International symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications (oral presentation)
    • 発表場所
      Nagoya, Japan
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Observation of single ions for ultra trace isotope analysis"2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      4th workshop of AMO physics (poster)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Observation of single ions for trace isotope analysis"2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, D. Nagamoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      5th meeting of isotope science (oral presentation)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Separation of Laser-Cooled Ca+ Ions in a Linear Paul Trap for Ultra Trace Analysis2007

    • 著者名/発表者名
      Y.Hashimoto, et. al.
    • 学会等名
      Intemational symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] レーザ冷却さんたCa+イオン雲のRF共鳴観測2006

    • 著者名/発表者名
      橋本資教
    • 学会等名
      原子衝突研究会第31回研究会
    • 発表場所
      岡崎
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] イオントラップによる微量同位体分析装置の開発2006

    • 著者名/発表者名
      長谷川秀一
    • 学会等名
      第4回同位体科学研究会
    • 発表場所
      名古屋
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] イオントラップを用いた同位体分析装置の開発2006

    • 著者名/発表者名
      福島悠
    • 学会等名
      日本物理学会第61回年次大会
    • 発表場所
      松山
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] レーザアブレーションにより発生するイオンの線形イオントラップによる捕捉2006

    • 著者名/発表者名
      橋本資教
    • 学会等名
      日本物理学会第61回年次大会
    • 発表場所
      松山
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Rf resonances of laser cooled Ca ion clouds"2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, S. Hasegawa
    • 学会等名
      31th meeting of atomic collision research
    • 発表場所
      Okazaki
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Development of trace isotope analysis with ion trap"2006

    • 著者名/発表者名
      S. Hasegawa, L. Matsuoka, Y. Hashimoto, Y. Fukushima, H. Osaki
    • 学会等名
      4th meeting of isotope science (oral presentation)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Development of isotope analyzer using ion trap"2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Fukushima, L. Matsuoka, H. Osaki, Y. Hashimoto, S. Hasegawa
    • 学会等名
      61st meeting of Japan physical society (oral presentation)
    • 発表場所
      Matsuyama
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Trapping laser ablated ions with linear Paul trap"2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Hashimoto, L. Matsuoka, H. Osaki, Y. Fukushima, S. Hasegawa
    • 学会等名
      61st meeting of Japan physical society (oral presentation)
    • 発表場所
      Matsuyama
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] Development of ion trap technique for rare isotope measurement2005

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hasegawa
    • 学会等名
      International Symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要
  • [学会発表] "Development of ion trap technique for rare isotope measurement"2005

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Hasegawa
    • 学会等名
      International Symposium on Isotope Science and Engineering from Basics to Applications (oral presentation)
    • 発表場所
      Nagoya
    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2007 研究成果報告書概要

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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