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論文

Role of excited states of Li ions in the stopping power of molecular hydrogen

森林 健悟

Journal of Plasma and Fusion Research SERIES, Vol.7, p.150 - 153, 2006/00

重粒子線のBragg Peak付近の領域で重要な原子分子過程に関して研究を行った。この領域では、陽子線や$$alpha$$線で見られるようにイオン衝突電離過程のほかに電荷移行過程,電子損失過程が重要になることが予測できるが、多くの評価済みデータが存在する水素原子,水素分子標的の断面積の原子番号(Z)依存性を調べ、各過程の断面積をZの式で表し、その傾向から重粒子線と水との衝突断面積を近似した。さらに、リチウム粒子線に関して、これらの衝突断面積とリチウムイオン・原子の基底・励起状態のエネルギーレベル,自動イオン化率,輻射遷移確率の原子データを計算し、核散乱を無視したモデルに適用させて、各原子過程のエネルギー付与への寄与を求めた。その結果、Bragg Peakのところ(約300keV/amu)では、90%程度電離過程がエネルギー付与に寄与しているが、100keV/amuのところでは、電荷移行と電子損失の寄与が10数%ずつあり、電離過程の寄与は70%程度であった。さらに、50keV/amuのところでは、電荷移行,電子損失,電離の寄与はそれぞれ約50%, 25%, 25%、10keV/amuでは、3つの過程の寄与は、35%, 25%, 40%となり低エネルギーでは、すべての原子分子過程が重要になることがわかった。

論文

Charge transfer in collisions of lithium ions with beryllium through oxygen ions at energies below 32 keV/amu

鈴木 慎悟*; 白井 稔三; 島倉 紀之*

Physica Scripta, T92, p.438 - 440, 2001/07

リチウムイオンと、ベリリウムから酸素までのイオンとの低エネルギー衝突における電荷移行断面積を、分子基底に基づいた緊密結合法によって求めた。Li$$^{+}$$イオンとC$$^{6+}$$,O$$^{6+}$$イオンとの衝突における断面積は、入射イオンの電荷が同じであるため、高エネルギー側では同じ傾向を示したが、低エネルギー側では内殻電子の影響が現れた。また、Li$$^{2+}$$イオンとBe$$^{+}$$イオンの衝突においては、ある励起チャンネルと電荷移行チャンネルに対するエネルギー準位が低く、断面積がほぼ同じになることがわかった。

論文

Molecular-state treatment of electron capture and excitation in collisions of B$$^{q+}$$(q=1-5) ions with He atoms

島倉 紀之*; 鈴木 偉之; 櫻井 義信*; 鈴木 慎悟*; 季村 峯生*; 白井 稔三

Physica Scripta, T92, p.410 - 414, 2001/00

B$$^{q+}$$(q=1~5)イオンをヘリウム原子に衝突させたときに起こる電荷移行断面積、及び励起断面積の計算を、緊密結合法によって行った。衝突エネルギー領域は1eV/amu~20keV/amuである。これらの系の中でB$$^{3+}$$イオン衝突に対しては、多くの研究がなされてきており、これらすべてに対して全断面積は本計算とよく一致していた。またほかの系については研究例があまり多くないが、全断面積が一致しているものが多い。B$$^{+}$$イオン衝突に対しては、従来の計算には取り込まれていないB$$^{+}$$イオンの励起準位を考慮しており、ほかの計算値よりも断面積が大きくなった。

論文

Electron capture processes in collisions between Be$$^{q+}$$ ions and He atoms

鈴木 慎悟; Guly$'a$s, L.; 島倉 紀之*; Fainstein, P. D.*; 白井 稔三

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 33(17), p.3307 - 3318, 2000/00

https://doi.org/10.1088/0953-4075/33/17/311
 被引用回数：8 パーセンタイル：41.74(Optics)

ベリリウムイオンとヘリウム原子の衝突における、電子捕獲反応断面積を理論的に求めた。35keV/amu以下のエネルギー領域においては、Be$$^{2+}$$とBe$$^{4+}$$の系に対して、分子基底展開法に基づいた緊密結合法を用い、100keV/amu以上の高エネルギー領域においては、CDW法に基づく計算を行った。本研究で得られた断面積は、これまでおもに中間エネルギー領域で行われてきた原子基底展開法に基づく計算値などとよく一致することがわかった。

論文

Charge transfer cross sections for uranium

田村 浩司; 足立 肇*; 小倉 浩一; 大場 弘則; 柴田 猛順

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 38(11), p.6512 - 6516, 1999/11

https://doi.org/10.1143/JJAP.38.6512
 被引用回数：12 パーセンタイル：50.91(Physics, Applied)

中性原子とイオンの間の衝突で生じる電荷移行反応はレーザー同位体分離の重要な素過程のひとつである。ウランの基底状態のイオンと中性原子の対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが100eVから1200eVの範囲で測定した。断面積は反応で生成したイオン量と主イオンビームとのイオン量の比によって決定した。原子ビームは水冷銅るつぼ中のウラン金属を電子ビーム加熱することにより得た。衝突エネルギーが100eVの断面積は1.3$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$で、Sinha&Bardsleyの理論値と同程度であった。断面積は衝突エネルギーとともに増加し1200eVでは2.7$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$となった。エネルギー依存性の傾向は、ウラン原子及びイオンの電子配置を考慮した計算結果とほぼ一致した。

論文

Charge transfer cross sections for dysprosium and cerium

田村 浩司; 足立 肇; 柴田 猛順

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 38(5A), p.2973 - 2977, 1999/05

https://doi.org/10.1143/JJAP.38.2973
 被引用回数：6 パーセンタイル：32.51(Physics, Applied)

ディスプロシウム(Dy)とセリウム(Ce)について基底状態のイオンと中性原子との対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが200eVから2000eVの範囲について測定した。断面積測定はレーザーイオン源から生成した主イオンビームのイオン量と、原子ビームとの衝突により生成したイオン量との比により決定した。原子ビーム速度は真空天秤法で求め、イオンエネルギーの高い領域では検出イオン信号の2次電子放出による補正を行った。得られた断面積はこのエネルギー範囲でほぼ一定で、Dyで1.8$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$、Ceで0.9$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$となった。これは電子配置を考慮した予想と一致する結果である。

報告書

ウランの電荷移行断面積

足立 肇; 田村 浩司; 岡崎 哲治; 小倉 浩一; 大場 弘則; 柴田 猛順

JAERI-Research 99-029, 19 Pages, 1999/03

JAERI-Research-99-029.pdf:0.94MB

ウランについて、基底状態のイオンがウラン原子と衝突する場合の対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが100~1200eVの範囲で測定した。共鳴光電離法によるレーザーイオン源からのイオンビームを原子ビームに直交させて入射し、電荷移行生成イオンと主ビームイオンの電流をそれぞれのファラデーカップ検出器で測定して、それらの電荷量の比及び原子密度から電荷移行断面積を導出した。その結果、衝突エネルギーが100eVでは電荷移行断面積は(1.3$$pm$$0.3)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$であり、衝突エネルギーの増加とともに増加し、1200eVでは(2.7$$pm$$0.3)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$の値が得られた。100eV以上の衝突エネルギーで断面積が増加する傾向は原子及びイオンの電子配位を考慮した理論計算結果とほぼ一致した。

報告書

ディスプロシウム及びセリウムの電荷移行断面積

足立 肇; 田村 浩司; 岡崎 哲治; 柴田 猛順

JAERI-Research 98-030, 29 Pages, 1998/06

JAERI-Research-98-030.pdf:1.22MB

ディスプロシウム(Dy)及びセシウム(Ce)について、基底状態のイオンが中性原子と衝突する場合の対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが200eV~2keVの範囲で測定した。光共鳴電離法によるレーザーイオン源からのイオンビームを原子ビームに直交して照射し、電荷移行生成イオンと主ビームイオンの電流をそれぞれファラデーカップ検出器で測定して、それらの電荷量の比及び原子密度から電荷移行断面積を導出した。その結果、両者とも上記エネルギー範囲では断面積はほぼ一定で、Dyでは(1.82$$pm$$0.14)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$、Ceでは(0.88$$pm$$0.12)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$の値が得られた。これらの断面積の大きさの違いは、それらの原子及びイオンの電子配位を考慮して説明できる。

論文

ガドリニウムによる原子法模擬研究

柴田 猛順

日本における同位体分離の歩み, 0, p.366 - 373, 1998/03

同位体分離特別専門委員会第100回記念出版でガドリニウムの同位体分離についてを執筆することになった。この中で、ガドリニウムやウランの同位体分離を行うのに必要な、イオン回収機構の解明、蒸発部生成プラズマの研究、原子ビームの原子励起温度の研究、電荷移行反応の研究などについて述べた。

論文

Molecular-state treatment of electron capture in collisions of Be$$^{3+}$$ ions with He atoms below 10keV amu$$^{-1}$$

鈴木 慎悟*; 島倉 紀之*; 白井 稔三; 季村 峯生*

Journal of Physics B; Atomic, Molecular and Optical Physics, 31(8), p.1741 - 1752, 1998/00

https://doi.org/10.1088/0953-4075/31/8/023
 被引用回数：7 パーセンタイル：41.31(Optics)

多価イオンを中性原子に衝突させると、中性原子の電子が多価イオンに捕獲される。このような反応は、核融合プラズマ内で起きているために重要である。本研究では、多価イオンとしてBe$$^{3+}$$を、中性原子としてHeを選び、10keV/amu以下の低エネルギー衝突に対する電子捕獲反応を、分子基底に基づいた緊密結合法により計算を行った。得られた電子捕獲断面積は、orbitigによる低エネルギー衝突での断面積の増加や、準分子形成に共鳴構造などの興味深い現象がみられた。

論文

Measurement of charge transfer cross sections of dysprosium and cerium

田村 浩司; 足立 肇; 岡崎 哲治; 柴田 猛順

Proc. of 6th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases (SPG'98), p.219 - 230, 1998/00

ディスプロシウム(Dy)及びセリウム(Ce)について、基底状態のイオンが中性原子と衝突する場合の対称電荷移行断面積を衝突エネルギーが200eV~2keVの範囲で測定した。光共鳴電離法によるレーザイオン源からのイオンビームを原子ビームに直交して、電荷移行生成イオンと主ビームイオンの電流をそれぞれファラデーカップ検出器で測定して、それらの電荷量の比及び電子密度から電荷移行断面積を導出した。その結果、両者とも上記エネルギー範囲ではほぼ一定で、Dyでは(1.82$$pm$$0.14)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$、Ceでは(0.88$$pm$$0.12)$$times$$10$$^{-14}$$cm$$^{2}$$の値が得られた。これらの断面積の大きさの違いは、それらの原子及びイオンの電子配位を考慮した予測とほぼ一致する。

論文

Symmetric charge transfer in uranium ion-atom collisions

柴田 猛順; 小倉 浩一

Atomic Collision Research in Japan,No. 22, 0, p.31 - 32, 1996/00

ウランのイオン・原子間の対称電荷移行では、U原子(f$$^{3}$$s$$^{2}$$($$^{4}$$I$$_{9/2}$$),d$$_{3/2}$$,J=6)のd$$_{3/2}$$電子が、U$$^{+}$$イオン(f$$^{3}$$s$$^{2}$$,$$^{4}$$I$$_{9/2}$$)のd電子サイトに入る。U$$^{+}$$イオン($$^{4}$$I$$_{9/2}$$)とd$$_{3/2}$$電子の角運動量の向きは互いにランダムなため、生成ウラン原子はJが基底状態の6、励起状態の5、4、3のいずれかである。衝突エネルギーが数10eV以下では共鳴電荷移行であるJ=6の原子が生成する反応のみが可能である。このため電荷移行断面積は4~5$$times$$10$$^{-15}$$cm$$^{2}$$で、従来考えられていた値より非常に小さくなることをはじめて指摘した。100eV以上ではU原子のs$$_{1}$$/2電子かU$$^{+}$$イオンのd電子サイトに移行する近共鳴電荷移行も進行するため、衝突エネルギーが増すと電荷移行断面積が増大する。

論文

Symmetric charge transfer in uranium ion-atom collisions

柴田 猛順; 小倉 浩一

Proc. of 5th Workshop on Separation Phenomena in Liquids and Gases, 0, p.270 - 277, 1996/00

ウランの原子・イオン間の対称電荷移行断面積と反応経路の考察を行い計算した。電荷移行でU原子のd3/2電子がU$$^{+}$$イオン(f$$^{3}$$s$$^{2}$$,$$^{4}$$I$$_{9/2}$$)のd電子サイトに入ると、閉殻でないf$$^{3}$$($$^{4}$$I$$_{9/2}$$)電子とd$$_{3/2}$$電子の結合により、生成ウラン原子のJは基底状態の6、励起状態の5、4、3のいずれかになる。衝突エネルギーが数10eV以下では共鳴電荷移行であるJ=6の基底状態の原子が生成する反応のみが可能である。このため電荷移行断面積は約5$$times$$10$$^{-11}$$5cm$$^{2}$$で従来考えられていた値より非常に小さく、同位体分離には都合がよいことをはじめて指摘した。

論文

Symmetric charge transfer of gadolinium and neodymium

柴田 猛順; 小倉 浩一

Journal of the Physical Society of Japan, 64(9), p.3136 - 3140, 1995/09

https://doi.org/10.1143/JPSJ.64.3136
 被引用回数：5 パーセンタイル：64.32(Physics, Multidisciplinary)

Gd、Ndの対称電荷移行反応では、その原子構造から限られた反応経路のみが可能なことを考察し、これをもとに衝突エネルギー2eV~5keVでの電荷移行断面積を計算した。Gdでは共鳴電荷移行のみの反応しか起こらないのに対し、ネオジムでは数100eV以上の衝突エネルギーで近共鳴電荷移行も同時に起こるため、断面積が大きくなる。また測定値と比較するため、測定時のイオン・原子の準位分布を考慮し、すべての衝突組み合せについての断面積より、有効断面積も計算した。100~1000eVの衝突エネルギーで、絶対値は測定値の約2/3であるが、そのエネルギー依存性はよく一致した。

報告書

ウランの対称電荷移行断面積

柴田 猛順; 小倉 浩一

JAERI-Research 95-025, 18 Pages, 1995/03

JAERI-Research-95-025.pdf:0.82MB

ウランの原子・イオン間の対称電荷移行断面積を反応経路の考察を行い計算した。電荷移行でU原子のd$$_{3/2}$$電子がU$$^{+}$$イオン($$^{4}$$I$$_{9/2}$$)のd電子サイトに入ると、生成するU原子のJは基底状態の6、励起状態の5、4、3のいずれかである。衝突エネルギーが数10eV以下では共鳴電荷移行であるJ=6の原子が生成する反応のみが可能である。このため電荷移行断面積は4~5$$times$$10$$^{-15}$$cm$$^{2}$$で、従来考えられていたものより非常に小さくなることをはじめて指摘した。100eV以上ではU原子のs電子が移行する近共鳴電荷移行も起こるため、衝突エネルギーが増すと電荷移行断面積が増大する。第1励起状態(289cm$$^{-1}$$)のウランイオンと基底状態のウラン原子の間の電荷移行断面積も求めた。

報告書

ガドリニウム及びネオジムの電荷移行断面積の計算

柴田 猛順; 小倉 浩一

JAERI-Research 94-025, 20 Pages, 1994/10

JAERI-Research-94-025.pdf:0.83MB

ガドリニウム、ネオジムの対称電荷移行断面積の100~1000eVでの測定結果を比較すると、ネオジムの断面積はガドリニウムの断面積の約2倍で、エネルギー依存性も異なっている。ここでは測定条件でのイオンと原子の準位分布を考察し、これらのすべての衝突組合せの可能な反応経路を考えた。各反応経路の電荷移行断面積を計算し、この値と各反応経路をとる確率との積を加え合わせて電荷移行有効断面積を求めた。測定した衝突エネルギー領域で、ガドリニウムでは、共鳴電荷移行のみの反応しか起こらないのに対し、ネオジムでは近共鳴電荷移行も同時に起こるためネオジムの断面積が大きく、エネルギー依存性も異なることがわかった。また測定値と比較すると絶対値は測定値の約2/3であるがエネルギー依存性は良く一致した。

口頭

Metal recovery from liquid wastes by pulsed laser-irradiation

大場 弘則; 中西 隆造*; 佐伯 盛久*

no journal, , 

レーザー誘起粒子形成(LIPF)を使用した元素分離は産業廃液から貴金属を分離する新しい技術である。この技術ではパルス紫外レーザーを廃液に照射することにより貴金属イオンが光還元されて中性体になる。中性体は凝集して金属粒子を形成して大きく成長するために濾過によって回収できる。このプロセスは、溶液中の貴金属イオンの光吸収を利用する。貴金属の種類ごとに吸収帯が異なるため、紫外レーザーのエネルギーを調整することで、LIPFが回収する貴金属の種類を選択することができる。LIPFを使用した分離の利点は操作簡便性や迅速にある。このような技術は放射性元素溶液から貴金属を分離する技術にも利用可能である。我々は、高レベル放射性廃棄物(HLW)からのPdの回収にLIPFを適用した。HLWにはアクチニド(Am、Np、Pr、Cm、Ru、U)、ランタニド(Nd、Sm、La)、PM(Pd、Ru、Rh)などのさまざまな種類の元素が含まれているが、LIPFは放射性元素を回収することなく、Pd金属を高効率(91.4%)で選択的に分離することに成功した。この結果はHLWで貴金属を分離するためのLIPFの適用可能性を示唆している。本講演では、産業廃液から金などの貴金属元素を回収した例についても紹介する。

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