1 / 44

入射核破砕片の分離と破砕片分離器

入射核破砕片の分離と破砕片分離器. 入射核破砕片の分離の原理 １。 Rigidity 分析 入射核破砕過程では、 v ~ v i である。 Rigidity により、 m / q の分離 ができる。. ２。 Energy loss analysis Al などの物質でのエネルギー損失： 入射する z によって、失われるエネルギーが異なる。よって、 同じ m / q でも速度が変わる 。 磁場を通して m を分ける。. エネルギーの違いによる分離能力. NIMB204(2003)97. Degrader はどういう形にしたら良いか？.

wilma
Download Presentation

入射核破砕片の分離と破砕片分離器

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 入射核破砕片の分離と破砕片分離器 入射核破砕片の分離の原理 １。Rigidity分析 • 入射核破砕過程では、v~viである。 • Rigidityにより、m/qの分離ができる。

  2. ２。Energy loss analysis • Alなどの物質でのエネルギー損失： • 入射するzによって、失われるエネルギーが異なる。よって、同じm/qでも速度が変わる。 • 磁場を通してmを分ける。

  3. エネルギーの違いによる分離能力 NIMB204(2003)97

  4. Degrader はどういう形にしたら良いか？ • NIMB70(1992)320に沿って考えよう！

  5. ビーム光学のマトリックス表示について • 焦点Aから焦点Bの荷電粒子の運動を記述する。 B A (xi,i,i) (xf,f,f) ドリフトスペース Q磁石 偏向磁石 物質。。。。

  6. これをマトリックスを使って表示する。 • ABの間を行列で扱う。例、距離Lのドリフトスペースの場合。 • fが焦点であるためには(x|)=0。fがアクロマティックであるためには(x|)=0。

  7. Degraderをマトリックスとして考える。 A B (xi,i,i) (xf,f,f) １ ２ degrader (1) (2)

  8. (1)=0（Bで焦点）、(2)=0（Bでアクロマ） の条件を考える。 (x|)1=0、 (x|)2=0であれば、(1)=0となる。このとき、(2)式は、 (3) となる。 となるようにdegraderを決める。 くさび形となる。 あるいは、平板（ (|x)d=0 ）では、 とすれば良い。

  9. Degrader通過後のビームエネルギー(Ed)は、入射エネルギー(E0)、degraderの厚さをd、rangeをRとし、近似的にDegrader通過後のビームエネルギー(Ed)は、入射エネルギー(E0)、degraderの厚さをd、rangeをRとし、近似的に (a) これより、 (b) またdegrader通過後のrigidity(Brd)は(a)を参考に、入射rigidityを Br0として、 (c) Range(R)は近似的に、 (d)

  10. (c)と(d)より、 (e) (e)の左辺は(d|d)dに相当するので、 (f) (b)と(f)をD1(d|x)d+(d|d)d=1に代入すると (g) くさび形になる

  11. 陽子過剰側の分離の問題点 • 運動量分布における低エネルギー側のテールの存在（特に低エネルギーで顕著） 深刻なバックグラ ウンドとなり得る。 運動量分布の例(86Kr41K, 500 A MeV) NPA578(1994)659より

  12. 陽子過剰側 17Neの場合 v 15Oの場合 断面積大きい v 同じm/q Isotoneの混入が大きい！ ただし、速度が違う！

  13. 中性子過剰側 11Liの場合 v 12Beの場合 断面積大きい v 同じm/q Isotoneは混じらない！

  14. Y//E Z//v X//B 速度による分離 • Wien filter (NIMB70(1992)276) ExBにより一つの速度を選択できる。

  15. RF デフレクター　(NPA746(2004)156) サイクロトロンからのRfに同期した高周波電場により速度を選択する。

  16. これらの組み合わせで分離する。 • 純度がどのくらい上がるかなどは、シュミレーションプログラムを使おう！ 例：INTENSITY (NIMB70(1992)380) LISE++ (NPA746(2004)411) http://groups.nscl.msu.edu/lise/lise.html

  17. 世界の主な破砕片分離器 RIPS（日本） dW 5 msr Moment acc. 6 % NIMB70(1992)309 サイクロトロン

  18. FRS（ドイツ） dW 0.7-2.5 (msr) Moment. Acc. 2% 1990~present NIMB70(1992)286

  19. LISE（フランス）1984~Present dW 1.0 msr Moment. Acc. 5% NIMA248(1986)267. サイクロトロン

  20. A1900（アメリカ）2002~Present dW 8msr Moment acc. 5% NIMB241(2005)858

  21. RIBLL in IMP（中国） Z.Sun et al., NIMA503(2003)496 サイクロトロン 1998~Present dW ~ 7 msr Moment acc. 10%

  22. BigRIPS （日本）2007~Present dW ~ 5 msr Moment acc. 6% Pre-separator+main-separator NIMB204(2003)97

  23. SuperFRS （ドイツ）計画中 NIMB204(2003)71 シンクロトロン

  24. まとめ • 入射核破砕片の分離：rigidity分析、wedgeによるenergy-loss分析、速度による分離 • 世界の破砕片分離器 RIPS, GSI/FRS, Big-RIPSなど

  25. 粒子識別と新同位体および新元素の探査 RIビームの実験では粒子識別が必須。 • 破砕片分離器の調整 • カクテルビーム

  26. 粒子識別は何が分かれば良いか？ A, Z, (q, v) • これらを知るためには何を測定すれば良いか？ Rigidity, TOF, DE, Total-Eなど • どういう検出器？ Plastic scintillator, Si(SSD), Ion-chamber, 位置検出器(PPAC, MWPC, DCなど), NaI(Tl) サイクロトンのRFなど

  27. Rigidity: • Energy-loss: • Total-energy: • ToF:

  28. How to identify particle • A, Z, (q, v) should be identified. TOFµ 1/v DEµZ2/v2 BrµAv/q (q = Z at high energies) EµAv2 1) Br-DE-TOF method 2) DE-E-TOF method 3) DE-E method

  29. v AZ+q AZ+q’ 荷電平衡(charge equilibrium) • 十分厚い物質（固体）を通過後の粒子の荷電状態は、粒子のエネルギーだけで決まる。 • エネルギーが十分高ければすべての電荷ははぎ取られる。

  30. 粒子識別の例 (INPC07より） Z Z vs. A/Q Plot Z Z=46 A/Q Bρ: 7.438 Tm Total dose: 1.08×1013 Total time: 25.4 hour A/Q

  31. 新同位元素の探査実験 • 破砕片分離器と粒子識別用検出器があれば出来る実験 31Fの発見！ PLB448(1999)180

  32. 125Pdと126Pdの発見 （Big-RIPSの最初の実験、JPSJ77(2008)083201） Yield Distribution for A/Q 123Pd 119Pd45+ 2.6444(2.6413) 124Pd 122Pd 2.6521(2.6506) 38 counts 122Pd45+ 120Pd45+ 2.6666(2.6648) 41 counts 121Pd45+ 120Pd45+ 123Pd 2.6739(2.6728) 245 counts 125Pd 122Pd 121Pd45+ 2.6888(2.6871) 55 counts Counts 123Pd45+ 124Pd 2.6956(2.6952) 173 counts 122Pd45+ 2.7111(2.708) 16 counts 119Pd45+ 125Pd 2.7174(2.7171) 59 counts 126Pd 123Pd45+ 2.7333(2.7321) 15 counts 126Pd 2.739()3 counts A/Q resolution(r.m.s): 0.07% A/Q

  33. 新同位元素の探査はドリップラインの確定に重要であるが、新同位元素の探査はドリップラインの確定に重要であるが、 非束縛核であることの証明は難しい！ 26Oの例　NPA673(2000)411

  34. 中性子過剰側ドリップラインは酸素アイソトープまで確定している。最近40Mg, 42Alが確認された。（Nature449(2007)1022） • 陽子過剰側探査は以下の理由で興味がある。 • rp-processパスの探査 • One or two proton emitterの探査 最近54Mnが確認された。 陽子過剰側はCaアイソトープまではドリップラインが確定している。

  35. 新同位元素の探査（中性子過剰側） (Nature449(2007)1022より)

  36. rpプロセスパスの予想 PRL86(2001)3471

  37. 54Znの探査：PRL94(2005)232501 8events 7 events are followed by two proton emission.

  38. 生成断面積測定実験 • セットアップの例：NPA673(2000)411 一次ビーム強度 の測定

  39. 実験結果： 破砕片分離器(FRS)での輸送効率は、 シュミレーションコード(MOCADI)による

  40. 新元素の探査超重元素(SHE)探査実験 • 超重元素はウランより重い元素（自然界に存在しない）。 • 融合反応により生成する。 • 分離器が必要。（例GARIS） • SHEの粒子識別はアルファ崩壊で行う。 • 新元素の発見は重みが違う。命名権と絡んでいる。

  41. NIMB70(1992)220 融合反応生成物（低エネルギー）を輸送、分離する。

  42. 既知 JPSJ73(2004)2593 JPSJ76(2007)045001 これまでZ=113が２イベント発見された。

  43. 元素周期表より Z=111までは命名されている （「一家に１枚周期表」より） 日本が命名権？ GSI（ドイツ）に命名権がある。 Copernicium？

  44. まとめ • RIビーム実験では粒子識別が必須。 • 粒子識別では、A, Z, (q, v)を識別する。 • TOF, DE, Br, Eなどの測定を組み合わせる。 • 粒子識別が出来れば、新同位体探査が出来る。生成断面積測定。 • 融合反応による新元素探査実験も行われている。 • 新元素は命名権の上で重要。

More Related