イオントラップ・レーザ冷却法によるカルシウム同位体の分光分析

离子阱激光冷却法对钙同位素进行光谱分析

• 批准号: 10J55152
• 负责人: 北岡 雅則
• 金额: $ 0.9万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J55152/
• 关键词: イオントラップ; レーザ冷却; カルシウム; 誘導結合プラズマ; レーザー冷却; 共鳴イオン化; 選択的加熱冷却法; 誘導結合プラズマ質量分析

研究の目的はイオントラップ・レーザ冷却技術を利用したカルシウムの同位体分析手法の開発である.最終的には^<41>Ca^+の分析を目指しているが,そのためにはより天然存在比の大きな安定同位体で,イオン化,捕獲,観測の各部を検討する必要がある.本年度は,ICP-MSをイオン源としたイオントラップ装置を稼働させ,Caの安定同位体の捕獲・観測を行った.1.イオンビーム最適化まず,イオンビーム引き出し部分の最適化を行った.各部の電圧に対するビームの応答を調べ,条件を最適化した.ICP-MSからのイオン輸送効率として約0.1%を実現した.実験の条件を変化させてイオン輸送効率の変化を調べ,シミュレーションと対応させた.2。捕獲条件の最適化Caイオンビーム減速のために利用したバッファガス圧力に対して,捕獲されるイオン数を最大化する条件を見出した.捕獲の際観測されるレーザ誘起蛍光の変化から,イオンがイオントラップへローディングされる際の物理モデルを具体的に記述し,現象の把握を行った.さらに,ICP-MS内に組み込まれた衝突/反応セルに導入されたセルガスのガス種と流量において,イオンビームの引き出し効率を最大化する条件が存在することを見出した.3.^<46>Ca^+の捕獲・観測実験条件を最適化させることによってCaの安定同位体を全て捕獲することに成功した.特に,天然存在比が0.004%である微量同位体^<46>Ca^+を捕獲・観測することに初めて成功した.レーザ冷却の実行により,^<46>Ca^+の結晶化スペクトルを得た.4.個別イオン画像の取得最終的な分析の際,捕獲イオンを正確に把握することが必要となる.観測系の改良,レーザ安定性の改善,真空度の改善により,少数の結晶化した個別イオンからの蛍光を撮影することに成功し,イオン1個1個を分解して画像として取得することが可能となった.

The purpose of this study is to develop an isotope analysis method using the cooling technique. The final analysis of <41>Ca^+ indicates that it is necessary to investigate the various components of Ca^+ that are naturally present and stable compared to those of Ca ^+. This year,ICP-MS has been optimized for the capture and measurement of Ca stable isotopes. The voltage of each component was adjusted to optimize the conditions. The ICP-MS transmission efficiency was approximately 0.1%. The actual conditions are changed to adjust the change in the online transmission efficiency, and the solution is consistent with the requirements. 2. Optimization of capture conditions for deceleration and utilization of pressure conditions for maximizing the number of capture conditions Capture the time to detect the change of light induced by the change of color, color, In addition, the conditions for maximizing the efficiency of the ICP-MS system are found in the presence of conflicting/anti-collision information.^ <46>Ca^+ capture and measurement conditions were optimized for Ca stable isotope capture. In particular, the natural occurrence ratio is 0.004% for trace isotopes ^<46>Ca^+. The <46>crystallization of Ca^+ ions is necessary to obtain the final analysis of the individual images. The improvement of the measurement system, the improvement of the stability of the film, the improvement of the vacuum degree, the success of the crystallization of a small number of individual films, the separation of a small number of films, and the acquisition of a small number of films.

项目成果

Development of a novel apparatus for ultra-trace isotope analysis using laser cooling technique

利用激光冷却技术开发新型超痕量同位素分析装置

• 发表时间: 2011
• 作者: 北岡雅則;山元祐太;吉田拓真;長谷川秀一;濱田瑞美;濱田瑞美;北岡雅則;濱田瑞美(共著);M.Kitaoka
• 通讯作者: M.Kitaoka

Towards realization of a multi-isotope planar Coulomb crystal

实现多同位素平面库仑晶体

• 发表时间: 2010
• 期刊: Proceedings of 2010 International Symposium on Physics of Quantum Technology
• 作者: Y.Hashimoto;M.Kitaoka;T.Yoshida;S.Hasegawa;濱田瑞美;Y.Hashimoto;濱田瑞美;M.Kitaoka
• 通讯作者: M.Kitaoka

Selective Resonant Photoionization for Trace Ca Isotope Analysis

用于痕量 Ca 同位素分析的选择性共振光电离

• 发表时间: 2010
• 期刊: Poster Session Proceedings of Tsinghua Weak at Todai for Nuclear Engineering
• 作者: Y.Hashimoto;M.Kitaoka;T.Yoshida;S.Hasegawa;濱田瑞美;Y.Hashimoto;濱田瑞美;M.Kitaoka;M.Kitaoka
• 通讯作者: M.Kitaoka

線形イオントラップに捕獲されたCa+の同位体選択的観測

对线性离子阱中捕获的 Ca+ 进行同位素选择性观察

• 发表时间: 2011
• 作者: 北岡雅則;山元祐太;吉田拓真;長谷川秀一;濱田瑞美;濱田瑞美;北岡雅則
• 通讯作者: 北岡雅則