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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14503/
• 关键词: フランシウム; アクチニウム; アルファ線; マイクロ波; 精密分光; レーザー冷却

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。

今年，我们致力于处理锕225 (225Ac) 的研究和设备开发，旨在使用钫221 (221Fr) 原子进行精密光谱分析。通过获得221Fr作为225Ac的α衰变的反冲粒子，可以长时间生成并获得Fr，并且通过在Fr源附近放置激光光源和微波源，可以缩短光传输距离同时，可以轻松调整参数。然而，225Ac的许多后代核素会释放出寿命较短的α粒子，因此有必要防止这些核素泄漏对实验室的污染和工作人员的内照射。因此，在引入光源等之前，我们测试了一种将高强度225Ac辐射源安全引入超高真空室的方法，同时保持可以有效地从225Ac中提取221Fr的条件。实验中，我们组装了两个运输室：一个内置225Ac辐射源的运输室和一个配备真空泵的真空室，将其密封在一个室中并运输到实验室。接下来，将转移室与安装在实验室中的真空室连接，打开阀门进行抽真空。获得真空状态后，使金属捕获板靠近铂板以覆盖225Ac电沉积区域上方的区域，并且使用硅半导体检测器观察来自金属捕获板的辐射。其结果，从捕获金属板的225Ac电沉积区域侧观察到221Fr及其子体的核素的α射线。另外，观察到225Ac子体核素扩散到真空室的内表面的结果，但确认没有泄漏到实验室侧。这证实了使用该方法可以在不污染实验室的情况下获得 221Fr。

项目成果

Development of Ultracold Francium Atomic Sources Towards the Permanent EDM Search

超冷钫原子源的发展走向永久电火花加工研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomohiro Hayamizu; Hiromitsu Haba; Keisuke Nakamura; Takatoshi Aoki; Hiroki Nagahama; Kazuo Tanaka; Naoya Ozawa; Miki Ohtsuka;Yasuhiro Sakemi
• 通讯作者: Yasuhiro Sakemi

Development of Ultracold Francium Atomic Sources Towards the Permanent EDM Search.

开发超冷钫原子源以实现永久 EDM 搜索。

• DOI: 10.1007/s00601-021-01710-4
• 发表时间: 2021
• 作者: Hayamizu; T.; et al.
• 通讯作者: et al.

Development of Ultracold Francium Atomic Sources Towards the Permanent EDM Search

超冷钫原子源的发展走向永久电火花加工研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomohiro Hayamizu; Hiromitsu Haba; Keisuke Nakamura; Takatoshi Aoki; Hiroki Nagahama; Kazuo Tanaka; Naoya Ozawa; Miki Ohtsuka;Yasuhiro Sakemi
• 通讯作者: Yasuhiro Sakemi