A new fluorescence photon detection system for collinear laser spectroscopy

Abstract

An ultra-low background fluorescence detection system has been constructed in order to measure the atomic transition energy precisely in the high-energy and highly-charged ion beams. The system has been tested by measuring the D1 and D2 transition in the (B-11)(2+) ion accelerated up to 11.25 MeV/nucleon. Excited ions, which were produced by the collision of ion beam and laser beam, emitted fluorescence photons during flight, and they were detected by the fluorescence detector. The fluorescence detector consisting of a charcoal panel can be cooled down to 18 K. By cooling down of the detector, the noise from the collisions between residual gas and ions has been dramatically reduced. Fluorescence spectra due to the D1 and D2 transitions were shown in a figure. Transition energy of the D1 and D2 were estimated to be 48,346.8 and 48,380.0/cm, respectively. The counting rate of the fluorescence was found to be 3.3 x 10(exp -6) counts/ion.

高エネルギーおよび高荷電イオンビームにおける原子遷移エネルギーを正確に測定するための極低バックグラウンド蛍光検出装置を構築した。11.25MeV/核子まで加速した(B-11)(2+)イオン中のD1およびD2遷移を測定して装置を試験した。イオンビームとレーザビームの衝突により生成した励起イオンは飛行中に蛍光光子を放出し、それを蛍光検出器が検出した。木炭板からなる蛍光検出器は18Kまで冷却可能である。検出器を冷却することにより、残留気体とイオンの間の衝突により発生するノイズは劇的に低減した。D1およびD2遷移による蛍光スペクトルを図示した。D1およびD2の遷移エネルギーはそれぞれ48,346.8/cmおよび48,380.0/cmであると推定した。蛍光計数率は3.3×10(exp -6)カウント/イオンであることが分かった。