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High precision spectroscopy of francium atoms using microwave pulses

使用微波脉冲对钫原子进行高精度光谱分析

基本信息

批准号：
20K14503
负责人：
早水友洋
金额：
$ 2.16万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

フランシウム221（221Fr）原子を用いた精密分光に向けて、本年度はアクチニウム225（225Ac）を取り扱うための研究・装置開発に取り組んだ。225Acのアルファ崩壊の反跳粒子として221Frを得ることで、長期にわたってFrを生成・入手することができ、また、レーザー光源およびマイクロ波源をFr源近傍に配置して、光の伝送距離を短くしつつ、パラメータ調整を容易に行うことが可能となる。しかし、225Acの子孫の核種には短寿命でアルファ線を放出するものが多く、これらの核種の漏出による実験室の汚染や、作業者の内部被ばくを防ぐ必要がある。そこで、光源等の搬入に先立って、221Frを225Acから効率的に取り出せる状況を維持しつつ、大強度の225Ac線源を安全に超高真空チェンバー内に導入する手法を試験した。実験では、225Ac線源を内蔵したまま持ち運びができる移送用チェンバー、それに真空ポンプを備えた真空引き用チェンバーの2つを組み立て、16.6 MBq の225Ac酸化物が電着された白金板を、移送用チェンバー内に封入して実験室に搬入した。続いて、実験室内に設置してある真空引き用チェンバーに移送用チェンバーを結合し、バルブを開けて真空引きを行った。真空状態を得た後、捕獲用金属板を225Ac電着領域の上方を覆うように白金板に接近させ、この捕獲用金属板から飛来する放射線を、シリコン半導体検出器を用いて観測した。その結果、捕獲用金属板の225Ac電着領域に面した側からは、221Frおよびその子孫の核種アルファ線が観測された。また、225Acの子孫の核種の真空チェンバー内表面への拡散を示唆する結果は観測されたが、実験室側への漏出は確認されなかった。これにより、本手法によって、実験室を汚染することなく221Frが得られることが確認できた。

This year's research and device development on the use of 221 (221Fr) atoms in precision spectroscopy is being conducted. 225Ac and 221Fr bounce particles are generated in the long run. The source of light is located near the source of Fr. The transmission distance of light is short. The adjustment of the transmission distance is easy. The nuclides of 225Ac have a short life span, a high emission rate, a high leakage rate, a high contamination rate, and a low internal contamination rate. For example, the introduction of light sources, such as 221Fr, 225Ac, etc., is carried out in advance, the extraction of 221Fr, 225Ac, etc. is maintained, and the method of introducing high-intensity 225Ac line sources into ultra-high vacuum is tried. The 225Ac acid is contained in the 225Ac line source, and the 225Ac acid is contained in the platinum plate. The 225Ac acid is contained in the transfer chamber. In the middle of the room, the vacuum guide is set up. The vacuum guide is opened. After the vacuum state is obtained, the upper part of the capture metal plate 225Ac electric landing area is covered with platinum plate, and the capture metal plate is exposed to incoming radiation. As a result, the 225Ac electrode field of the capture metal plate was measured on the side of the 221Fr electrode. The results of the measurement and the confirmation of the leakage of the 225Ac derivative from the vacuum chamber were as follows: This is the first time I've ever seen you.