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

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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.