103番元素ローレンシウムの揮発性研究のための表面電離イオン源モンテカルロシミュレーション

Monte Carlo simulation of surface ion-source for adsorption study of lawrencium, element 103

佐藤 哲也   ; 永目 諭一郎* ; Eichler, R.*

Sato, Tetsuya; Nagame, Yuichiro*; Eichler, R.*

アクチノイド系列末端に位置する103番元素ローレンシウム(Lr)は、大きな原子番号に起因する強い相対論効果の影響によって、ランタノイド系列末端のルテチウム(Lu)に比べて、高い揮発性をもつ可能性が指摘されている。我々はこれまでに、新たに開発した表面電離法を用いてLrの第一イオン化エネルギー決定にはじめて成功するとともに、理論計算との比較からLr原子の電子構造を類推してきた。この手法では、高温のタンタル金属表面を用いて、Lr原子の表面電離イオン化をおこなう。金属表面温度が十分高い場合、イオン化効率はSaha-Langmuir式によって見積もることができるが、温度が低い場合には、金属表面への対象原子の吸着損失が避けられず、見た目のイオン化効率はS-L式からの予想値よりも小さくなる。本研究では、イオン源表面における対象原子の吸着損失を見積もるため、モンテカルロシミュレーションコードの開発をおこなった。本シミュレーションコードでは、熱イオン化過程と、固体表面における吸着-脱離過程を組み合わせることで、対象原子のイオン化挙動を記述した。

Element 103, lawrencium (Lr) has been pointed out that it might have significantly high volatility more than that of lutetium (Lu), the lanthanide homolog of Lr, owing to an influence of the strong relativistic effect. In our previous work, we have measured the first ionization potential of Lr by using the surface ionization method. In the method, the Lr atom was surface ionized on a tantalum surface at a high temperature. If the surface temperature is sufficiently high, the ionization efficiency of Lr can be estimated by the Saha-Langmuir (S-L) equation. However, an adsorption loss of the atoms of interest onto the metal surface could be inevitable at a low temperature. In that case, the apparent ionization efficiency would become smaller than the value predicted from the S-L equation. We have developed a Monte Carlo simulation code to estimate the adsorption loss of atoms on the ion-source surface in this work. The simulation code describes the ionization behavior of the atoms by combining the thermal ionization process in the ionizer and the adsorption-desorption process on the surface.