In-beam gamma-ray study with HSIB of Sm-145m

Abstract

HSIB (High Spin Isomer Beam) was developed in order to confirm the existence of hyperdeformed states in the extremely high spin states. In this study, the experiment of secondary fusion induced by HSIB, which is excite very high spin state, was carried out by using the C-12(Sm-145m,xn)Er-157-x reaction. The HSIB was produced by using the O-16(Xe-136,7n)Sm-145m reaction. Xe-136 beam was accelerated to 7.6 MeV/u by a ring cyclotron and the maximum beam intensity of Xe-136 was about 100 pnA. For avoiding a melting problem possible with usual metal foil due to the high intensity of primary beam, a CO2 gas target system was used. The gas cell of the system was 6 mm in diameter and 10 cm in length, and the pressure inside the cell was kept 50 Torr during its operation. This condition corresponds to the thickness 1 mg/sq cm of O-16. The HSIB was focused on the usual primary target position of RIPS (RIKEN Projectile-fragmentation Separator) by using a solenoidal magnet after it passed through the gas target. The beam was separated from the primary beam and transported to the final focal plane by using RIPS. The Sm-145m isomer beam was obtained at the plane at the intensity of more than 10(exp 5) pps. The secondary target of C-12 was used with the thickness of 1.86 mg/sq cm. The Ge telescope system, which consisted of a segmented Ge detector and a Clover Ge detector, was used to detect gamma rays with high efficiency and to correct Doppler effects. Sixteen Ge detectors were also used to make a gamma-gamma coincidence measurement. Neutron detectors were used as a gate together with the Ge detectors in order to reduce a large background level due to the decay gamma rays from the high spin isomer in the secondary fusion experiment.

極度の高スピン状態における超巨大変形状態の存在を確認するため、HSIB(高スピン異性体ビーム)を開発した。本研究では、非常に高いスピン状態をつくりだすHSIBよる2次融合実験を、C-12(Sm-145m,xn)Er-(157-x)反応を用いて行った。HSIBはO-16(Xe-136,7n)Sm-145m反応により生成した。Xe-136は、リングサイクロトロンで7.6MeV/uに加速し、Xe-136の最大ビーム強度は約100pnAであった。高強度の1次ビームにより通常の金属箔が溶融してしまうことを避けるため、CO2ガスターゲットシステムを用いた。システムのガスセルは直径6mm、長さ10cmであり、操作時のセル内圧は50Torrに維持した。この条件は厚さ1mg/平方センチメートルのO-16に相当する。ガスターゲットを通過したHSIBをソレノイド磁石でRIPS(理研入射核破砕片分離装置)の通常の1次ターゲット位置に集束し、RIPSにより1次ビームから分離した。これを最終的な焦平面に輸送し、そこで10(exp 5)pps以上の強度のSm-145m異性体ビームを得た。厚さ1.86mg/平方センチメートルのC-12の2次ターゲットを用い、γ-線を効率的に検出した。ドップラー効果を補正するため、セグメント型Ge検出器とクローバ型Ge検出器とで構成するGeテレスコープシステムを用いた。γ-γ同時計数のため16個のGe検出器を併用した。また、2次融合実験における高スピン異性体からの崩壊γ線に起因する大きいバックグラウンドを低減するため、Ge検出器とともに中性子検出器をゲートとして用いた。