Production of Ca-48 ions in 10 GHz ECRIS

Abstract

For experiment searching new isotopes, an intense beam of Ca-48 is strongly demanded. To produce such beams, it is effective to use the materials enriched with Ca-48 such as oxides. However it is costly to make a rod of oxide materials. Therefore, the oxide powder of CaO containing 60 percent Ca-48 was used for this experiment. The powder was filled into an Al2O3 tube of which inner diameter was 2 mm and outer diameter was 4 mm. The tube filled with the powder was inserted directly into a plasma chamber of ECRIS (Electron Cyclotron Resonance Ion Source) with a supporting rod. The support gas was oxygen. The pressure inside the chamber was 6.0 x 10(exp -6), 6 x 10(exp -7) and 7 x 10(exp -8) Torr at the first, second and extraction stage, respectively. The microwave power supplied at the second stage was 600 W. The charge state distribution, when the ECRIS was tuned for producing the Ca-48(11+) ion, was shown in a figure as a function of the analyzing magnet current. The Ca-48 ions were accelerated by the AVF (Azimuthally Varying Field)-ring cyclotron complex up to 70 Mev/u. The maximum beam intensity for a short time was 40 e micro-A. The average beam intensity was 15 e micro-A (Ca-48(11+)) and that on the target for the experiment was 100 enA.

新しい放射性元素の探索のためには強力なCa-48ビームが望まれる。そのようなビームを生成するためには、酸化物のようなCa-48が濃縮された物質を用いるのが有効である。濃度の高い棒状のCa-48は高価である。従って、60%のCa-48を含むCaO粉末を用いた。CaO粉末を内径2mm、外径4mmのAl2O3管の中に充填した。Al2O3を充填した管を、直接ECRIS(電子サイクロトロン共鳴イオン源)内部のプラズマ部に支持棒を用いて挿入した。助燃ガスは酸素であった。器内圧力を、第1段階で6.0×10(exp -6)Torr、第2段階で6×10(exp -7)Torr、抽出段階で7×10(exp -8)Torrにした。第2段階で供給したマイクロ波電力は600Wであった。Ca-48(11+)イオンを生成するようにECRISを設定したときの荷電状態分布を、分析磁石電流の関数として図に示した。Ca-48イオンをAVF(方位角方向変化磁場)リングサイクロトロン装置により70MeV/uまで加速した。短時間の最大ビーム強度は40eマイクロアンペアであった。平均ビーム強度は15eマイクロアンペア(Ca-48(11+))であり、実験の標的上では100enAであった。