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103番元素ローレンシウム(Lr)のタンタル金属表面における吸着挙動

Adsorption behavior of lawrencium (Lr) on a tantalum surface

佐藤 哲也  ; 金谷 佑亮*; 浅井 雅人 ; 塚田 和明 ; 豊嶋 厚史; 水飼 秋菜*; 長 明彦 ; 牧井 宏之  ; 西尾 勝久  ; 廣瀬 健太郎 ; 永目 諭一郎 ; 富塚 知博*; 白井 香里*; 佐藤 大輔*; 大江 一弘*; 後藤 真一*; 宮下 直*; 新宮 一駿*; 名桑 良*; 柴田 理尋*; 鎌田 祐生*; 笠松 良崇*; 重河 優大*; 阪間 稔*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Grund, J.*; Kratz, J. V.*; Runke, J.*; Th$"o$rle-Pospiech, P.*; Trautmann, N.*; Pershina, V.*; Sch$"a$del, M.*; Yakushev, A.*; Eichler, R.*; Steinegger, P.*

Sato, Tetsuya; Kaneya, Yusuke*; Asai, Masato; Tsukada, Kazuaki; Toyoshima, Atsushi; Mitsukai, Akina*; Osa, Akihiko; Makii, Hiroyuki; Nishio, Katsuhisa; Hirose, Kentaro; Nagame, Yuichiro; Tomitsuka, Tomohiro*; Shirai, Kaori*; Sato, Daisuke*; Oe, Kazuhiro*; Goto, Shinichi*; Miyashita, Sunao*; Shingu, Kazutoshi*; Naguwa, Ryo*; Shibata, Michihiro*; Kamada, Hiroki*; Kasamatsu, Yoshitaka*; Shigekawa, Yudai*; Sakama, Minoru*; D$"u$llmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Grund, J.*; Kratz, J. V.*; Runke, J.*; Th$"o$rle-Pospiech, P.*; Trautmann, N.*; Pershina, V.*; Sch$"a$del, M.*; Yakushev, A.*; Eichler, R.*; Steinegger, P.*

103番元素ローレンシウム(Lr)は、強い相対論効果の影響により、その電子配置が周期表から予想される[Rn]$$5f^{14}7s^26d$$ではなく、[Rn]$$5f^{14}7s^27p_{1/2}$$となることが理論的に予想されている。Lrが最外殻電子軌道として7$$p_{1/2}$$を持つ場合、その揮発性はd軌道に価電子を持つルテチウム(Lu)と比べて高くなる可能性が指摘されている。本研究では、Lr原子の金属表面への吸着挙動を観測することで、Lrの揮発性について検討した。$$^{249}$$Cf($$^{11}$$B, 4n)反応によって合成した$$^{256}$$Lr(半減期27秒)を、オンライン同位体分離器(ISOL)に装着した表面電離イオン源を用いてイオン化し、イオン化効率を決定した。表面電離に関わる金属表面としてはタンタル(Ta)を用いた。得られたイオン化効率と、吸着がないと仮定した場合の推定イオン化効率との比rをイオン源温度範囲2690$$sim$$2085 Kにおいて求めた。その結果、イオン源温度の低下に伴って$$^{256}$$Lrについて求めた比rの減少が見られた。Ta表面に対する吸着エンタルピーが大きいLuやTbでも同様の傾向が見られたことから、LrはTa表面に対してLuやTbと同様な吸着性を示すことが示唆された。

The ground state electronic configuration of lawrencium (Lr, Z =103) is predicted to be [Rn]$$5f^{14}7s^27p_{1/2}$$, which is different from that of the lanthanide homolog Lu [Xe]$$4f^{14}6s^25d$$ due to strong relativistic effects. According to semi-empirical considerations, volatility of Lr is expected to be higher than that of Lu. We have investigated adsorption behavior of $$^{256}$$Lr, which was produced in the reaction of $$^{249}$$Cf($$^{11}$$B, 4n), on a tantalum (Ta) metal surface using a surface ion-source installed into the isotope separator on-line (ISOL) at the JAEA tandem accelerator facility. The observed adsorption behavior of $$^{256}$$Lr was similar to those of Tb and Lu which have relatively higher adsorption enthalpy on Ta surface. It implies that Lr would have low volatility like such as Lu and Tb.

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