難分析長寿命核種分析のための波長安定化レーザーの開発,2; ゼーマン効果と干渉縞による4台の半導体レーザーの同時ロックシステム

Development of frequency stabilized laser system for long-lived isotope analysis, 2; Simultaneous locking system for multiple diode lasers using Zeeman effect and interferometer

宮部 昌文   ; 加藤 政明; 大場 正規 ; 若井田 育夫  ; 渡部 和男

Miyabe, Masabumi; Kato, Masaaki; Oba, Masaki; Wakaida, Ikuo; Watanabe, Kazuo

原子力施設で発生する放射性廃棄物には、既存の方法では分析が困難な核種や、分析に長時間を要する核種が数多く存在する。こうした難分析核種の分析手法を開発することは、放射性廃棄物のクリアランス制度の運用に向けて、今後重要になると考えられる。われわれは、このような核種を半導体レーザーで多段階共鳴励起し、イオン化して質量分析する方法の開発を行っているが、半導体レーザーは安価で操作が容易な反面、発振波長が時々刻々変動し、そのままでは多段階励起光源として適さない欠点がある。そこで、本研究ではゼーマン効果を利用してルビジウム原子の吸収線に波長をロックさせた半導体レーザーを製作し、さらにこれを標準として、エタロン干渉計の干渉縞を利用して、多段階励起に用いる全半導体レーザーの波長を安定化させる光源システムを開発した。この光源を用いてカルシウム原子の3段階共鳴イオン化を行い、その性能を評価した。

In nuclear waste materials there are various radionuclides to which standard analytical techniques are difficult to be applied. We are developing an analytical technique where such nuclides are ionized and mass-analyzed using diode laser based multi-step RIMS technique. The diode laser, however, has one drawback, i.e. its oscillation wavelength is readily drifted by acoustic, electric and optical noise, and thus the laser without frequency stabilization is not suitable for the analysis. In this study, we have developed (1) the diode laser whose frequency is stabilized to an intense absorption line of Rb by Zeeman effect and (2) the stabilization system where diode lasers for 3-step ionization of Ca are locked to the Rb-stabilized laser using a Fabry-perot interferometer. Additionally, to evaluate overall frequency stability of the stabilization system, fluctuations in the photoion and fluorescence signals arising from 3-step RIMS of Ca were simultaneously observed.