Development of resonance ionization mass spectrometry for calcium radioisotope in nuclear waste materials

廃棄物中のカルシウム放射性同位体のための共鳴イオン化質量分析法の開発

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

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

放射性廃棄物中のCa放射性同位体の分析のために、連続発振レーザーによる共鳴イオン化質量分析法の開発を行っている。カルシウム原子の3段階共鳴電離に最適なスキームを調べ、われわれの装置とその運転条件では、4snf(1F3)系列の主量子数n=35付近の準位が3段目の準位として最も励起効率が高いことを見いだした。またファーネス原子源の温度が約1500Kまでは、熱イオン等によるバックグランドノイズが無視できることがわかった。これらの結果から高分解能質量分析器を用いることなく、Caのアバンダンス感度として810が実証できた。また分光研究により、4snf(1F3)リドベルグ系列の同位体シフトと超微細構造の分光データを主量子数n=80まで拡張することができた。

We have been developing a continuous-wave resonance ionization mass spectrometry (cw-RIMS) apparatus aiming at an analysis of Ca radioisotope in nuclear waste materials. The optimum three-step ionization schemes of Ca were investigated and the 4snf (1F3) series members of around n=35 were found to have high isotope-selectivity and efficiency under our experimental conditions. The background noise arising from the thermal ions were negligible at a furnace current of 1500K. On the basis of these results the abundance sensitivity of 810 was demonstrated for Ca. Also we extended data on isotope shift and hyperfine structure of 4snf (1F3) series up to n=80.