| 研究課題/領域番号 |
19K20606
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| 研究機関 | 国立研究開発法人理化学研究所 |
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研究代表者 |
三宅 泰斗 国立研究開発法人理化学研究所, 仁科加速器科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (30804695)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 加速器質量分析 / 負イオン / セシウムスパッター型負イオン源 |
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| 研究実績の概要 |
長半減期の超重元素が分布していると理論的に予測されている「安定の島」の元素を探索することは、原子モデルの理解や重元素合成の謎を解く手掛かりとし て、原子核物理学や宇宙物理学において重要なテーマとされる。「安定の島」の領域に存在する元素が自然界に未だ崩壊せずに存在するか加速器を利用して合成 できたとしても、その存在度は極めて低く、検出には高い精度を有する分析手法が必要であると考えられる。本研究では、極めて高い感度を有する分析法である 加速器質量分析法で「安定の島」の元素を探索することに向けて、セシウムスパッター型負イオン源における負イオンの生成プロセスの研究を行うことを目的と する。
負イオンの生成には試料の表面形状や科学形態が大きく影響すると考えられ、実験的に最適な条件を調査するために、試料への混合物、様々な表面形 状の試料や試料ケースの材質を変えて実験を行った。 試料径や表面形状を変えた試料の作成のための試料ケースの製作を行い、まずはパラジウム酸化物(PdO)に様々な金属粉末を混合した試料から生成されるビームの分析を行った。PdOビームの強度に着目すると、混合する元素の電子親和力が大きいほど、生成されるビーム強度が低くなることが観測された。これは、負イオン生成時のCsが電子親和力が大きい元素の負イオン化に消費される、競合イオン化と呼ばれる現象が原因であると予想される。一方で、金や白金の場合には電子親和力大きいにもかかわらず、強度の大きいビームが得られ、原因については現在調査中である。
負イオンの生成プロセスについても、セシウムの衝突輻射モデルを利用した計算モデルの作成に着手した。 カソード内でのセシウムの励起状態の時間変化について調査し、試料形状や試料元素を含めたモデルを現在構築中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
新型コロナウイルスの感染拡大や、研究者代表者自身も一度感染したこともあり、研究を実施できない期間が生じ、当初の予定よりも進捗が遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
製作した装置、試料ケースなどを用いて実験を進める。最終年度は特に、超重元素と化学的な性質が近いと考えられる同族の元素を利用した実験を進める。
計算モデルの構築も継続する他、可能であれば、混合試料から生成されたビームの電子親和力について、レーザー光脱離法による推定も行う。使用可能なレーザーの波長は532nm、光子のエネルギーは2.33eVのため、生成イオンの電子親和力が2.33eVと比較して評価する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスの感染拡大や、研究者代表者自身も一度感染したこともあり、研究を実施できない期間が生じ、当初の予定よりも進捗が遅れている。
実験装置の製作や準備はほぼ完了したため、最終年度の助成金は消耗品を中心に使用する予定である。
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