原子力機構東海タンデム加速器における重イオンRBS分光

Heavy ion Rutherford back scattering spectrometry at JAEA Tokai Tandem accelerator

中村 暢彦; 松田 誠  ; 遊津 拓洋  ; 左高 正雄; 高廣 克己*; 松波 紀明*

Nakamura, Masahiko; Matsuda, Makoto; Asozu, Takuhiro; Sataka, Masao; Takahiro, Katsumi*; Matsunami, Noriaki*

われわれは重元素の組成分析能の向上のために、入射ビームとして高エネルギー重イオンを用いたラザフォード後方散乱(RBS)法を試みた。原子力機構東海タンデム加速器からの核子あたりのエネルギーが1.25MeVのNeビームをAu薄膜(約1nm),Cu薄膜(約10nm),GaAs単結晶,Ge単結晶標的に入射して後方散乱スペクトルを測定した。用いた検出器は通常のシリコン検出器である。NeビームをAu薄膜に入射して求めたこの測定系のエネルギー分解能は約1.2%(FWHM@18MeV)であった。このエネルギー分解能は通常のRBS法の同程度以下であるが、イオンビームをCu薄膜,GaAs単結晶,Ge単結晶に入射して散乱スペクトルを測定したところ、標的の元素及び同位体が分離できた。これらの測定から高エネルギー重イオンによるRBS法は重元素標的に対して十分な質量分解能を持ち、その組成分析に有効であることを確認した。

We approached the HIRBS at JAEA Tokai Tandem accelerator facility. The sensitivity of the HIRBS depends on one's energy resolution, the optimization of kinematics geometry, the mass of an ion beam and a target, and so on. The beam species was Ne which expected to offer better mass resolution for target mass around 70 amu. In kinematics, higher energy ion beam provides higher energy resolution, but nuclear reactions will occur in too high energy region. Ne beam was accelerated by Tandem accelerator up to 1.25 MeV/u. Targets ware a thin Au foil (1 nm) and Cu foil (10 nm) deposited on crystal Si substrate, GaAs single crystal and Ge single crystal. Ion detector was a typical Silicon detector with a 3.2 mm aperture. The scattering angle was decided from typical RBS set-up as reference. We confirmed that the high energy HIRBS has enough mass resolution to analyze heavy elements in materials with a typical solid state detector, but not high resolution detection system.