High-resolution resonance ionization mass spectrometry for isotope analysis of calcium

カルシウム同位体分析のための高分解能共鳴電離質量分析法の研究

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

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

コンクリート廃棄物中の長寿命難分析核種(41Ca)の高分解能共鳴電離分析に利用できる周波数安定化半導体レーザー光源を開発した。まず、ルビジウム原子の磁気2色性を利用して周波数基準となる安定化レーザーを開発した。その周波数安定性能はヘテロダイン分光法により評価し、8時間の周波数変動が50kHz以下に抑えられることを確認した。さらに、この基準レーザー光を参照しながら、カルシウムの3段階共鳴イオン化用のレーザーを安定化することのできるコンピューター制御フリンジオフセットロック機構を開発した。この機構では制御量のオフセットを変化させることで、周波数スキャンができる機能を付加した。これにより、1GHzのスキャンで周波数同調誤差が1MHz以下という、高精度の周波数制御が可能となった。光源システム全体の周波数同調性能は、カルシウム原子の多段階共鳴蛍光分光や共鳴電離分光によって確認した。

We have developed a frequency stabilized laser system for RIMS analysis of a long-lived radionuclide of calcium (41Ca) in concrete waste materials. A stable reference laser has been developed using magnetically induced circular dichroism of atomic rubidium. The frequency stability was estimated to be 50kHz over 8 hour period from beat frequency measurement. To transfer the high frequency stability to the other lasers for 3-step excitation of atomic calcium, a computer-controlled fringe offset lock system has been developed as well. By using the system precise frequency tuning of 1MHz error over 1GHz scan was realized. The overall frequency tuning precision was also confirmed by a multistep fluorescence and resonance ionization spectroscopy of calcium.