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本研究課題は、理化学研究所の稀少RIリングにおける質量精密測定のための位置感応型ショットキーピックアップの開発である。稀少RIリングは等時性(いかなる運動量を持つ粒子も同じ周期で周回する性質)場における飛行時間測定により質量を導出する装置である。既存のショットキーピックアップは、単一粒子の周回周期の情報を非破壊的に観測することに成功している。そこに位置情報を加え等時性を微調整する際のモニターとして位置感応型ショットキーピックアップを活用する。質量の決定精度は等時性の出来具合に依存する。精度よく測定した質量は、重元素の合成過程の一つであるRプロセスの経路決定につながる。リング内の等時性磁場は、偏向電磁石及びそれに付随したトリムコイルによりつくる。トリムコイルに流す電流を変えることで等時性の出来具合は変わる。リング内では粒子が持つ運動量の違いにより周回軌道が異なるため、等時性を微調整するためには各粒子がリングのどこを周回しているのかを知る位置情報が必要となる。
本研究において、ワークステーションなどの環境を整備し位置情報も得られるショットキーピックアップの開発を進めていたがビームを用いた試験を行うには至らなかった。しかし、リング内の真空度が10E-5 Pa程度の現状において、既存のショットキーピックアップを用いた等時性の調整手法(周回粒子が残留ガスと相互作用し運動量が周回中に変化することを利用した手法)により、リング内の等時性をこれまでの10倍向上させることに成功した。これは質量精密測定の実現につながる成果である。一方で、真空度が現状よりも2~3桁良い状況では運動量が周回中に変化しづらくなるため従来の手法で等時性を調整することはできない。その場合には、各周回粒子の位置情報が欠かせないため、本研究で整備した機器を活用し今後も位置感応型ショットキーピックアップの開発を継続していく。
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