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論文

First ionization potentials of Fm, Md, No, and Lr; Verification of filling-up of 5f electrons and confirmation of the actinide series

佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Beerwerth, R.*; 金谷 佑亮*; 牧井 宏之; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 長 明彦; 豊嶋 厚史; et al.

Journal of the American Chemical Society, 140(44), p.14609 - 14613, 2018/11

 被引用回数:4 パーセンタイル:21.13(Chemistry, Multidisciplinary)

第一イオン化エネルギー(IP$$_1$$)は、原子の価電子軌道に関する情報を与える。99番元素アインスタイニウムよりも重いアクチノイドのIP$$_1$$は、一度に一つの原子しか扱うことのできない実験の難しさから、これまでに実験的に測定された例はなかった。我々は表面電離法を応用した新しい測定手法により、103番元素ローレンシウム(Lr)のIP$$_1$$測定に成功し、Lrが弱く束縛された最外殻電子をもつことを強く示唆する結果を得た。一方、Lrとは対象的に、102番元素ノーベリウムは充填された5f軌道および7s軌道をもつために、アクチノイド中最高のIP$$_1$$をもつと考えられている。表面電離法によるIP$$_1$$決定法をNoおよび100番元素フェルミウム, 101番元素メンデレビウムに適用することにより求められた各IP$$_1$$から、5f軌道への電子の充填に伴ってIP$$_1$$が単調に増加し、Noで最も大きくなることを確かめることができた。このことから、f軌道に電子が充填され、アクチノイド系列がLrで終わることを実験的に確かめた。

論文

First ionization potential of the heaviest actinide lawrencium, element 103

佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Stora, T.*; 佐藤 望*; 金谷 佑亮; 塚田 和明; D$"u$llmann, C. E.*; Eberhardt, K.*; Eliav, E.*; et al.

EPJ Web of Conferences (Internet), 131, p.05001_1 - 05001_6, 2016/12

 パーセンタイル:100

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、対象原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られており、この関係を利用することで、イオン化エネルギーを決定することができる。新たに開発したガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素フェルミウム, アインスタイニウム, ノーベリウムそしてローレンシウムのイオン化効率を測定することにより、これらの第一イオン化エネルギーを初めて実験的に決定したので報告する。

論文

Measurement of the first ionization potential of lawrencium, element 103

佐藤 哲也; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; Stora, T.*; 佐藤 望; 金谷 佑亮; 塚田 和明; D$"u$llmann, Ch. E.*; Eberhardt, K.*; Eliav, E.*; et al.

Nature, 520(7546), p.209 - 211, 2015/04

 被引用回数:59 パーセンタイル:1.63(Multidisciplinary Sciences)

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、対象原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られており、この関係を利用することで、イオン化エネルギーを決定することができる。ガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化効率を測定することに成功した。希土類元素のイオン化効率測定により得られたイオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係から、Lrの第一イオン化エネルギーを決定したので報告する。

論文

Development of a He/CdI$$_{2}$$ gas-jet system coupled to a surface-ionization type ion-source in JAEA-ISOL; towards determination of the first ionization potential of Lr (Z = 103)

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 宮下 直*; 金谷 佑亮; 長 明彦; Sch$"a$del, M.; et al.

Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 303(2), p.1253 - 1257, 2015/02

 被引用回数:5 パーセンタイル:43.49(Chemistry, Analytical)

ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)に用いることのできる、He/CdI$$_2$$ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体および種々の短寿命希土類元素同位体のイオン化を行った。その結果、短寿命ローレンシウム同位体$$^{256}$$Lrを初めてイオン化・質量分離することに成功した。さらに、希土類元素を用いて得られた実効イオン化エネルギーとイオン化効率との相関関係から、Lrのイオン化エネルギーを初めて実験的に見積もった。

論文

First successful ionization of Lr (Z=103) by a surface-ionization technique

佐藤 哲也; 佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮*; 永目 諭一郎; et al.

Review of Scientific Instruments, 84(2), p.023304_1 - 023304_5, 2013/02

 被引用回数:12 パーセンタイル:38.8(Instruments & Instrumentation)

アクチノイド元素ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)用He/CdI$$_{2}$$ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体及び対応するランタノイド元素Lu同位体のイオン化を試みた。その結果、$$^{256}$$Lrを初めてイオン化、質量分離することに成功した。イオン源温度2600Kのとき、Lrのイオン化効率は、イオン源表面がレニウムの場合42%、タンタルのとき24%であり、両者ともLuに比べて高かった。このことは、Lrのイオン化はLuに比べて容易であり、Lrの第一イオン化エネルギーがLuよりも低いことを示唆している。

口頭

表面電離イオン化法を用いたローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化電位測定

佐藤 哲也; 佐藤 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 長 明彦; et al.

no journal, , 

103番元素ローレンシウム(Lr)のイオン化電位を実験的に決定することを目指し研究を進めている。Lrは生成断面積が小さく半減期も短いため、シングルアトムレベルでしか扱うことができない。このため、われわれはLrのイオン化電位測定法として、単一原子への適用が期待できる表面電離法を採用した。本研究では、原子力機構タンデム加速器施設に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)用表面電離型イオン源の開発を進め、Lrとルテチウム(Lu)のイオン化を試みた。イオン源表面にレニウムを用い、イオン源温度2600Kとしたとき、それぞれ42%及び20%という高いイオン化効率を得た。これはLrのイオン化・質量分離に成功した初めての成果である。また、この結果はLrのイオン化電位がLuに比べて低いことを示唆している。

口頭

Lrの第一イオン化電位測定を目的としたガスジェット結合型表面電離イオン源の開発,2

金谷 佑亮*; 佐藤 哲也; 園田 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; et al.

no journal, , 

103番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギーを求めるため、表面電離法による測定法の確立を目指し、新たなイオン源の開発を進めている。原子力機構タンデム加速器において、短寿命希土類核種を用いたオンライン実験を行ったところ、本手法で得られた値と文献値の差が、元素の沸点が高いほど大きくなるという傾向を得た。この沸点依存性は、イオン源内に低温部が存在するなど温度の不均一性に由来すると考えられる。そのため、イオン源温度をより高温・均一化する加熱用フィラメントの増設並びにヒートシールドの改造等を行った。その結果、希土類元素のイオン化エネルギー測定に成功した。

口頭

Development of a surface-ionization type ion-source at the JAEA-ISOL set-up for a measurement of the first ionization potential of Lr (Z=103)

佐藤 哲也; 園田 望; 金谷 佑亮*; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; 長 明彦; 市川 進一; et al.

no journal, , 

103番元素ローレンシウム(Lr)の第一イオン化エネルギーを実験的に決定するため、原子力機構タンデム加速器に設置されているオンライン同位体分離器(ISOL)用ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。揮発性が低くイオン化が難しいことが予想されるLrに対して、高いイオン化効率を達成するため、既にランタノイド元素のイオン化に実績のある既存のイオン源をもとに、設計を見直し改良を進めた。その結果、従来の数倍のイオン化効率を得ることができた。本イオン源を用いることで$$^{256}$$Lrのイオン化並びに質量分離に初めて成功したので、報告する。

口頭

表面電離イオン化法による103番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギー測定

佐藤 哲也; 金谷 佑亮*; 園田 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; et al.

no journal, , 

ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)用He/CdI$$_2$$ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を行った。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体及び種々の短寿命ランタノイド元素同位体のイオン化を行った結果、$$^{256}$$Lrを初めてイオン化、質量分離することに成功した。また、ランタノイド元素のイオン化エネルギーと実験で得られたイオン化効率との関係から、Lrのイオン化エネルギーを見積もることができた。

口頭

重アクチノイド元素のイオン化エネルギー測定に向けた表面電離イオン化法の開発

金谷 佑亮*; 佐藤 哲也; 園田 望; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘; 宮下 直; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; et al.

no journal, , 

重アクチノイド元素の第一イオン化エネルギー測定を目指して、表面電離過程によるイオン化を応用した実験装置の開発を進めている。低生成率、短半減期という特徴を持つ重アクチノイド元素のイオン化エネルギーを測定するには、数少ない原子を効率よくイオン化することが必要である。本研究では、原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン同位体分離器(ISOL)において、イオン化効率の向上を目的としたガスジェット結合型表面電離イオン源の改良を行った。性能評価のため、重アクチノイド元素と似た性質を待つ種々の短寿命ランタノイド同位体を用いて実験を行ったところ、イオン化効率が大きく向上したことを確認できた。このことから、重アクチノイド元素の第一イオン化エネルギー決定の実験において本装置が有用であることが期待される。

口頭

The First successful ionization of Lr ($$Z$$=103) by a surface ionization technique

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 宮下 直*; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

ローレンシウム($$Lr$$, $$Z$$=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)に用いることのできる、He/CdI$$_2$$ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体及び種々の短寿命希土類同位体のイオン化を行った。その結果、$$^{256}$$Lrを初めてイオン化,質量分離することに成功するとともに、短寿命希土類元素の実効イオン化エネルギーとイオン化効率との相関関係から、Lrのイオン化エネルギーを初めて実験的に見積ることができた。

口頭

Development of surface ionization ion-source for determination of the first ionization potential of heavy actinides

金谷 佑亮; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 宮下 直*; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 佐藤 望; 大江 一弘*; et al.

no journal, , 

第一イオン化エネルギーは、相対論効果の影響を受けた原子の価電子状態を直接反映する基本的な物理量である。原子番号の大きな元素では特にその影響が大きいと予想されているが、半減期が短く生成量が少ないなどの特徴のため、従来の化学的分析手法を適用できない。我々の研究グループは、相対論効果の影響を受けた超アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)の第一イオン化エネルギー測定を目的として、原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)においてガスジェット結合型表面電離イオン源ならびに装置全体の開発を行ってきた。新たに改良したイオン源を用いて種々の短寿命ランタノイド同位体で実験を行った結果、従来に比べ全効率が向上した。本装置のイオン化エネルギー測定への適用が期待できるので報告する。

口頭

Ionization behavior of lawrencium (Lr, $$Z = 103$$) on surface ionization process

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 宮下 直; Sch$"a$del, M.; 金谷 佑亮; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

ローレンシウム(Lr, Z=103)の第一イオン化エネルギー決定のため、超重元素研究グループでは原子力機構タンデム加速器に設置されたオンライン質量分離器(ISOL)に用いることのできる、He/CdI$$_2$$ガスジェット結合型表面電離イオン源の開発を進めている。本装置を用いて、核反応によって生成した短寿命Lr同位体および種々の短寿命希土類同位体のイオン化を行い、そのイオン化挙動を観測した。その結果、$$^{256}$$Lrを初めてイオン化,質量分離することに成功するとともに、短寿命希土類元素の実効イオン化エネルギーとイオン化効率との相関関係を用いることで、Lrのイオン化エネルギーを初めて実験的に見積ることができた。

口頭

表面電離イオン化法を用いた103番元素ローレンシウムの第一イオン化エネルギー測定

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 大江 一弘*; 宮下 直*; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; et al.

no journal, , 

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、イオン化を担う金属表面の温度とイオン化の対象となる原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られている。すなわち、同イオン化過程におけるイオン化効率を実験的に求めることができれば、イオン化エネルギーを決定することができる。我々は、ガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化効率を測定することに成功した。希土類元素のイオン化効率測定により得られたイオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係から、Lrの第一イオン化エネルギーを決定したので報告する。

口頭

Measurement of the first ionization potentials of short-lived lanthanides using a surface ionization method

金谷 佑亮; 佐藤 哲也; 浅井 雅人; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 永目 諭一郎; Sch$"a$del, M.; 佐藤 望; 大江 一弘*; 宮下 直*; et al.

no journal, , 

We measured ionization efficiencies of various short-lived lanthanides and evaluated their first ionization potentials (IP), as a test experiment for measurement of IP of heavy actinides. Short-lived lanthanides, $$^{143}$$Eu, $$^{143m}$$Sm, $$^{148m}$$Tb, $$^{154}$$Ho, $$^{157}$$Er, and $$^{165}$$Yb, were produced by the irradiation of a 67.9-MeV $$^{11}$$B$$^{4+}$$ beam delivered from the JAEA tandem accelerator on $$^{136}$$Ce / $$^{141}$$Pr / $$^{159}$$Tb and $$^{142}$$Nd / $$^{147}$$Sm / $$^{nat}$$Eu targets. Short-lived $$^{168}$$Lu was also produced in the reaction of $$^{162}$$Dy with a $$^{11}$$B$$^{4+}$$ beam. First ionization potentials of these nuclides are evaluated based on the Saha-Langmuir equation and will be presented in the Conference.

口頭

The First successful determination of the first ionization potential of lawrencium (Lr, $$Z = 103$$)

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 佐藤 望; 金谷 佑亮; 豊嶋 厚史; 宮下 直*; 大江 一弘*; 長 明彦; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、イオン化を担う金属表面の温度と対象となる原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られている。すなわち、同過程におけるイオン化効率を実験的に求めることができれば、イオン化エネルギーを決定することができる。我々は、ガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化効率を測定することに成功した。希土類元素のイオン化効率測定により得られたイオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係から、Lrの第一イオン化エネルギーを決定したので報告する。

口頭

重アクチノイド元素ノーベリウム(No, $$Z$$=102)の第一イオン化エネルギー測定

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; Vascon, A.; 武田 晋作; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 市川 進一; et al.

no journal, , 

表面電離過程におけるイオン化効率の第一イオン化エネルギー(IP)依存性を利用して、102番元素ノーベリウム(No)のIPを初めて実験的に決定した。実験ではまず、原子力機構タンデム加速器からのビーム照射により生成した短寿命同位体を用いて、イオン源温度2800Kおよび2900Kについて、5.5eV$$sim$$7eVの範囲でIP決定が可能なIP-イオン化効率相関曲線を取得した。次に$$^{257}$$Noのイオン化効率を求めたところ、2900Kのとき0.8%、2800Kのとき0.6%だった。得られたイオン化効率に相関曲線を適用することにより、NoのIPを6.6eVと求めることができた。本実験値は、これまで軽いアクチノイド元素からの外挿により見積もられたNoのIP値6.65eVとよく一致した。

口頭

The First ionization potential measurement of lawrencium (Lr, $$Z$$ = 103)

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 宮下 直*; 大江 一弘*; 長 明彦; 市川 進一; 永目 諭一郎; et al.

no journal, , 

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、イオン化を担う金属表面の温度と対象となる原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られている。すなわち、同過程におけるイオン化効率を実験的に求めることができれば、イオン化エネルギーを決定することができる。我々は、ガスジェット結合型表面電離イオン源を用いて、低生成断面積・短寿命のためにイオン化エネルギーが測定されていない重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化効率を測定することに成功した。希土類元素のイオン化効率測定により得られたイオン化エネルギーとイオン化効率の相関関係から、Lrの第一イオン化エネルギーを決定したので報告する。

口頭

重アクチノイド元素ノーベリウム(No, $$Z$$ = 102)の第一イオン化エネルギー測定

佐藤 哲也; 浅井 雅人; 金谷 佑亮; 塚田 和明; 豊嶋 厚史; 武田 晋作; 水飼 秋菜*; 永目 諭一郎; 市川 進一; 牧井 宏之; et al.

no journal, , 

原子番号が100を超える元素は、一度の実験操作に原子1個ないし数個しか利用できないため、従来法による第一イオン化エネルギー(IE)測定は非常に難しい。本研究グループでは、高温の金属表面で起きる表面電離過程に着目し、イオン化効率の第一イオン化エネルギー(IE)依存性を利用することで、102番元素ノーベリウムのIEを初めて実験的に決定した。得られた実験値は、アクチノイド元素の系統性から類推される値と、よく一致した。

口頭

Measurement of the ionization potential of Lr (Z = 103) by online mass separation

佐藤 哲也; Stora, T.*; 浅井 雅人; Borschevsky, A.*; 金谷 佑亮; 塚田 和明; D$"u$llmann, Ch. E.*; Eliav, E.*; Kaldor, U.*; Kratz, J. V.*; et al.

no journal, , 

表面電離イオン化過程におけるイオン化効率は、イオン化を担う金属表面の温度や仕事関数、そしてイオン化の対象となる原子の第一イオン化エネルギーに依存することが知られている。我々はこの関係を利用して、重アクチノイド元素ローレンシウム(Lr)のイオン化エネルギーを決定した。Lrのイオン化エネルギーは、低生成断面積・短寿命のためにこれまで測定された例がない。得られた実験値は相対論効果の影響を考慮した最新の理論計算値とよく一致した。

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