| 研究課題/領域番号 |
20K03987
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
谷口 秋洋 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (10273533)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | ガスジェット型ISOL / レーザーイオン化法 |
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| 研究実績の概要 |
本課題は、不安定核ビーム生成装置の一つであるガスジェット型オンライン同位体分離装置(ISOL)では、前例のないレーザーイオン化法の実現可能性を検証するものである。
ガスジェット型ISOLでは、対象原子(核)はエアロゾル物質に吸着されイオン源まで輸送されており、単純にその状態にレーザーを照射しても対象原子はイオン化され難いと予想される。
本課題では、非放射性物質を使用し、対象原子がエアロゾル物質から再分離された状態へのレーザー照射でイオン化が実現できるかを検証する。このため、ガスジェット輸送系模擬装置により対象原子(インジウム)がエアロゾル物質(PbI2)に吸着し輸送される状況を再現し、(1)対象原子の輸送効率の最適化、(2)対象原子の再分離に関する基礎実験、（他施設の）レーザー装置を利用した(3)再分離状態へのレーザー照射とイオン化の検証、(4)実用化に向けた技術的問題点の抽出等が計画されている。
一昨年度(2)～(3)の研究として、装置内でPbI2に付着したInの原子が分離・気化される条件などが確認され、最終的なレーザー照射実験用装置の設計等に関し、①Inの気化には、表面温度で1100℃程度のヒータが要る、②アウトガス等のバックグラウンドの低減、③被加熱試料から上方10cm程度にレーザー照射野を設定できる、④実験計画の立案に必要な大まかな消費率などの知見が得られた。
この知見に基づき、当該年度においては、引き続きレーザー照射実験に向けた装置の検討が進められ、①表面温度で1100℃程度が担保されるヒータの製作及び②その温度で使用可能な耐熱性試料容器の製作が行われた。①については、その仕様についてメーカ側と議論が続いており、未だ詳細な仕様が確定されていないが、②については、メーカによる試作を経て、酸素水素溶融石英製（外径12㎜、内径10mm、高さ11mm）の試料容器が製作された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
これまでの実験結果から、レーザー照射用装置に用いるヒーターの到達表面温度の仕様が1100℃程度とされた。
これを踏まえて、ヒータ上で使用される耐熱性試料容器については、あるメーカによる試作を経て、その仕様に対応可能な容器の製作を終えることができた。しかし、その一方、ヒータの仕様については、別のメーカと議論を重ね仕様の提案を受けているが、まだ結論は得られていないため、装置の製作スケジュールに遅れが生じている。。
また、現在、使用している模擬装置の真空ポンプの一つが使えなくなったため、別途その手当が必要（既に新たな真空ポンプを購入済）とされたことも遅れを生じさせた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本課題は、より多数の対象原子が付着したエアロゾル物質の生成、その再分離、その状態へのレーザー照射と生成イオンの確認により、この手法の実現可能性を検証するものであるので、その方針については大きな変更はせず以下のように進めることとする。
これまでに得られた結果を基に、まずレーザー照射用装置内で使用するヒータの仕様を速やかに決定する。
また、当該装置の要件として、作製された試料のヒーター上へのセット（取り出す）は、バックグラウンド低減のため、可能な限り装置内の真空が保持された続けた状態で行なうことが望ましく、マニピュレーター機構を備えた方法を検討しているが、この点については、複雑な機構にせず、合理的に可能な限り簡便な方法にする予定である。イオン収集・収束と計数系及び装置全体の仕様については、レーザー照射実験の実施施設の担当者とさらに検討を進める。
レーザー照射装置の構築の後、実施施設において、所属機関で予め生成したサンプルを照射装置内にセット・加熱し、サンプルの上方にレーザーを照射しながら生成イオンを観測することで、ガスジェット型ISOLへのレーザーイオン化法の可能性を検証する。また、実用化に向けた技術的問題点も抽出する。
【研究計画の変更・課題】本課題を遂行するにあたり、試料加熱用ヒーターの仕様が重要であることが判明したが、その仕様を満たすヒーターの入手には時間を要する可能性がある。その場合、安定性等に問題はあるが、従前の手製カンタル線ヒーターを流用することも再検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
主な理由は、本研究を遂行上重要な加熱用ヒーターの仕様を固めるのに時間を要しており、新規ヒーターの経費の見通しが立てられなかった事、またこれに伴って、装置へ試料をセットするための機構（方法）の設計方針が立たなかった事により、予算の執行を控えたためである。
まずはヒータ―入手に向けて検討を始め、併せて、進捗状況を見極めて、他の必要な部材などの購入も進める予定である。
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